JP2023518021A - Improved gas monitoring - Google Patents

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Abstract

本明細書に開示されるのは、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを測定することと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することと、を含む、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための方法及び装置である。Disclosed herein are providing a device gas flow having a time-varying parameter to a patient, measuring a parameter of gas present in a composite gas outflow from the patient, determining a parameter of the gas present in the exhalation gas flow using the measured parameter and the time-varying parameter of the gas present in the exhalation gas flow. A method and apparatus for

Description

本発明の分野
本発明は、呼吸装置を使用しているときに患者によって呼出されるガスフローのパラメータを決定するための方法及び装置に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to methods and apparatus for determining gas flow parameters exhaled by a patient when using a respiratory apparatus.

発明の背景
患者にフロー補助/治療を提供するとき、臨床家は、O2分画及び/又はCO2分画などの患者呼出ガスパラメータをモニタリングすることが多い。様々なフローが混ざることにより、モニタリングされるガスパラメータは、実際の呼出ガスパラメータを真に反映しないことが多い。
BACKGROUND OF THE INVENTION When providing flow assistance/therapy to a patient, clinicians often monitor patient exhaled gas parameters such as O2 fraction and/or CO2 fraction. Due to the mix of various flows, the monitored gas parameters often do not truly reflect the actual exhaled gas parameters.

本発明の目的は、患者によって呼出されるガスのパラメータの推定値を得るための装置及び/又は方法を提供することである。 It is an object of the present invention to provide an apparatus and/or method for obtaining estimates of parameters of exhaled gas by a patient.

一態様において、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法であって、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを測定することと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することとを含む方法を含むものとされ得る。 In one aspect, the present invention provides a method of determining a parameter of gas present in an exhalation gas flow comprising: providing a patient with a device gas flow having a time-varying parameter; and using the measured and time-varying parameters of the gas present in the composite gas outflow to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow; A method comprising:

別の態様においては、本発明は、装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフローのパラメータを決定するための装置であって、フロー源と、複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、コントローラとを含み、当該装置は、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを提供し、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含み、決定されたガスパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するように構成されている装置を含むものとされ得る。 In another aspect, the invention provides an apparatus for providing system gas flow and determining parameters of exhaled patient gas flow comprising: a flow source; a sensor for sensing a combined gas outflow; wherein the device provides a device gas flow having a time-varying parameter to determine a parameter of gas present in a composite gas outflow from the patient, the composite gas outflow being a leak from the device gas flow An apparatus comprising a gas flow and an exhalation gas flow from a patient containing gas and configured to determine a parameter of gas present in the exhalation gas flow using the determined gas parameter and the time-varying parameter. may be included.

任意に、時間変化パラメータは、装置ガスフローの流量、又はガス比率のうちの1つ以上であり、任意に、ガス比率は、装置ガスフロー中に存在するガスの分画、装置ガスフロー中に存在するガスの分圧である。 Optionally, the time-varying parameter is one or more of the flow rate of the device gas flow, or the gas ratio, optionally the gas ratio is a fraction of the gas present in the device gas flow, is the partial pressure of the gas present.

任意に、ガス比率は、ガス分画、好ましくは、O2分画、又はガス分圧、好ましくはO2分圧である。 Optionally, the gas ratio is gas fraction, preferably O2 fraction, or gas partial pressure, preferably O2 partial pressure.

任意に、方法又は装置は、麻酔処置中に装置ガスフローを提供することを含む。 Optionally, the method or device includes providing device gas flow during an anesthetic procedure.

任意に、装置ガスフローは、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式カニューラを介して提供される。 Optionally, device gas flow is provided through a non-sealing patient interface, preferably a non-sealing cannula.

任意に、装置ガスフローは高流量ガスフローである。 Optionally, the device gas flow is a high flow gas flow.

任意に、方法又は装置は、装置ガスフローを加湿することを更に含む。 Optionally, the method or apparatus further comprises humidifying the apparatus gas flow.

任意に、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、1つのガスだけ及び時間変化パラメータだけを測定することを含み、時間変化パラメータは流量である。 Optionally, using the measured parameters of the gases present in the composite gas outflow to determine the parameters of the gases present in the exhalation gas flow measures only one gas and only the time-varying parameter. and the time-varying parameter is the flow rate.

別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法であって、時間変化流量を有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定することであって、患者複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含む、ことと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することとを含む方法を含むものとされ得る。 In another aspect, the present invention provides a method of determining a parameter of gas present in an exhalation gas flow comprising providing a patient with a device gas flow having a time-varying flow rate; determining the parameters of the gas present in the flow, wherein the patient composite gas outflow includes leak gas flow from the device gas flow and exhalation gas flow from the patient including gas; using the determined parameter and the time-varying flow rate of the gas present in the outflow to determine a parameter of the gas present in the exhalation gas flow.

任意に、時間変化流量を有する装置ガスフローは、少なくとも、第1の時間に第1の流量及び第2の時間に第2の流量を含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、第1の流量にて決定された及び第2の流量にて決定された、複合アウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータを使用することを含む。 Optionally, the device gas flow having a time-varying flow rate comprises at least a first flow rate at a first time and a second flow rate at a second time, wherein the determined Determining a parameter of the gas present in the exhalation gas flow using the parameter and the time-varying flow rate is determined at the first flow rate and determined at the second flow rate during the combined outflow using the determined parameters of the gas present in the

任意に、パラメータは、呼出ガスフロー中のガス成分の分画を含む。 Optionally, the parameters include fractions of gas components in the exhalation gas flow.

任意に、ガスは、CO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/若しくはセボフルランなどの麻酔薬である、並びに/又はセンサは、複合ガスアウトフロー中の以下、すなわち、CO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬の1つ以上を検知するように構成されている。 Optionally, the gas is an anesthetic such as CO2 , O2 , nitrogen, helium, and/or sevoflurane and/or the sensor detects the following in a combined gas outflow: CO2 , O2 , nitrogen , helium, and/or sevoflurane.

任意に、複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータは、患者呼吸の吸気及び/又は呼気相中に決定される。 Optionally, parameters of gases present in the composite gas outflow are determined during the inspiratory and/or expiratory phases of patient breathing.

任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画(FE)を決定することは、

Figure 2023518021000002
[式中、
m(t)、時間tにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画
m(t)、時間tにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画
o(t)、時間tにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量(装置ガス流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画(例えば、これは、複合ガスアウトフローの測定されたCO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬分画パラメータ)、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)、
o(t)、時間t及びt+Δtにおける、呼吸装置から来る装置ガスフロー11’中のガス成分の体積分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、呼吸装置から来る装置ガスフロー11’中のガス成分の体積分画、
oは、装置ガスフローの流量
oは、装置ガスフロー中のガス成分の分画、
Eは、呼出患者ガスフロー中のガス成分の分画]
を使用することを含む。 Optionally, the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is the gas fraction, and using the determined parameter and the time-varying flow rate of the gas present in the composite gas outflow, the gas present in the exhalation gas flow is: Determining the fraction of gas (F E ) is
Figure 2023518021000002
[In the formula,
F m (t), the fraction of the gas components measured in the patient combined gas outflow at time t F m (t), the fraction of the gas components measured in the patient combined gas outflow at time t Q o (t), the rate of system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow rate);
F m (t + Δt), the fraction of the gas components measured in the patient combined gas outflow at time t + Δt (e.g., this is the measured CO 2 , O 2 , nitrogen, helium, and / or anesthetic fractionation parameters such as sevoflurane),
Q o (t+Δt), the rate of system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow rate);
F o (t), the volume fraction of the gas components in the system gas flow 11′ coming from the respiratory system at times t and t+Δt;
F o (t+Δt), the volumetric fraction of the gas component in the system gas flow 11′ coming from the respiratory apparatus at time t+Δt;
Q o is the flow rate of the system gas flow, F o is the fraction of the gas components in the system gas flow,
FE is the fraction of gas components in the exhaled patient gas flow]
including using

任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画(FE)を決定することは、ガス分画FE(t)を、
o(t),Qo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
[式中、
m(t)、時間tにおける、患者からの患者複合ガスアウトフロー15’中で測定されたガス成分の体積分画(これは、好ましくはセンサ14によって測定された、複合ガスアウトフロー15’の測定されたCO2/O2分画パラメータ)、
m(t)は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口及び/又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される、
o(t)、時間tにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー11’の流量(装置ガス流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者複合ガスアウトフロー15’中で測定されたガス成分の体積分画(これは、好ましくはセンサ14によって測定された、複合ガスアウトフローの測定されたCO2/O2分画パラメータ)、Fm(t+Δt)は、好ましくは、患者の口で測定される、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー11’の流量(装置ガス流量)]
の関数として決定することを含む。
Optionally, the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is the gas fraction, and using the determined parameter and the time-varying flow rate of the gas present in the composite gas outflow, the gas present in the exhalation gas flow is: Determining the gas fraction (F E ) is the gas fraction F E (t),
Q o (t), Q o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
[In the formula,
F m (t), the volume fraction of gas components measured in the patient combined gas outflow 15 ′ from the patient at time t (which is preferably measured by the sensor 14 combined gas outflow 15 ′ of the measured CO2 / O2 fractionation parameters),
F m (t) is preferably measured at the patient's mouth when the patient's mouth is open and/or at the nose when the patient's mouth is closed;
Q o (t), the rate of system gas flow 11 ′ provided from the respiratory apparatus to the patient at time t (system gas flow rate);
F m (t+Δt), the volume fraction of the measured gas constituents in the patient combined gas outflow 15′ at time t+Δt (this is the measured CO 2 / O2 fraction parameter), Fm (t+Δt), is preferably measured in the patient's mouth,
Q o (t+Δt), the flow rate of the system gas flow 11′ provided from the respiratory apparatus to the patient at time t+Δt (system gas flow rate)]
including determining as a function of

任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、ガスは、好ましくはCO2であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中のガス分画(FE)を決定することは、

Figure 2023518021000003
[式中、
E(t)は、呼出患者ガスフロー中のCO2及び/又はO2濃度(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t)、時間tにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)
oは、装置ガスフローの流量、
Eは、呼出ガスフロー中のガスの分画]
を使用することを含む。 Optionally, the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is the gas fraction, the gas is preferably CO2 , using the determined parameter and the time-varying flow rate of the gas present in the composite gas outflow to determine the gas fraction (F E ) in the exhaled gas flow as
Figure 2023518021000003
[In the formula,
F E (t) is the CO2 and/or O2 concentration in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas);
F m (t), the fraction of CO2 measured in the combined gas outflow at time t;
Q o (t), the rate of device gas flow provided to the patient at time t (device gas flow rate);
F m (t+Δt), the fraction of CO2 measured in the combined gas outflow at time t+Δt;
Q o (t+Δt), the rate of system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow rate)
Q o is the flow rate of the device gas flow;
FE is the fraction of gas in the exhalation gas flow]
including using

任意に、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータは、患者の口及び/又は鼻で若しくはその近辺で測定される。 Optionally, parameters of gases present in the combined gas outflow from the patient are measured at or near the patient's mouth and/or nose.

任意に、第1の流量と第2の流量は異なる流量である。 Optionally, the first flow rate and the second flow rate are different flow rates.

任意に、第1の流量及び第2の流量は高流量である。 Optionally, the first flow rate and the second flow rate are high flow rates.

任意に、第1の流量及び第2の流量は、約0L/分以上、好ましくは約20L/分又は約20L/分超、より好ましくは約20L/分~約90L/分である。 Optionally, the first flow rate and the second flow rate are about 0 L/min or greater, preferably about 20 L/min or greater than about 20 L/min, more preferably about 20 L/min to about 90 L/min.

任意に、時間変化流量は、約0L/分以上、好ましくは約20L/分又は約20L/分超、より好ましくは約20L/分~約90L/分の変化する流量を有する変動である。 Optionally, the time-varying flow rate is variable with a varying flow rate of about 0 L/min or greater, preferably about 20 L/min or greater than about 20 L/min, more preferably about 20 L/min to about 90 L/min.

任意に、方法は、麻酔処置中に装置ガスフローを提供することを含む。 Optionally, the method includes providing device gas flow during the anesthesia procedure.

任意に、装置ガスフローは、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式カニューラを介して提供される。 Optionally, device gas flow is provided through a non-sealing patient interface, preferably a non-sealing cannula.

任意に、装置ガスフローは高流量ガスフローである。 Optionally, the device gas flow is a high flow gas flow.

任意に、方法は、装置ガスフローを加湿することを更に含む。 Optionally, the method further comprises humidifying the device gas flow.

任意に、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、1つのガスだけ及び時間変化パラメータだけを測定することを含み、時間変化パラメータは流量である。 Optionally, using the measured parameters of the gases present in the composite gas outflow to determine the parameters of the gases present in the exhalation gas flow measures only one gas and only the time-varying parameter. and the time-varying parameter is the flow rate.

別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法であって、時間変化ガス比率(例えば、ガス分画)を有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定することであって、患者複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含む、ことと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス比率(例えば、ガス分画)を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することとを含む方法を含むものとされ得る。 In another aspect, the invention provides a method of determining a parameter of gas present in an exhalation gas flow by providing a patient with a device gas flow having a time-varying gas ratio (e.g., gas fraction). and determining the parameters of the gas present in the composite gas outflow from the patient, the patient composite gas outflow being the leak gas flow from the system gas flow and the exhalation gas flow from the patient including the gas. and using the determined parameter and the time-varying gas ratio (e.g., gas fraction) of the gas present in the composite gas outflow to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow and a method comprising:

任意に、時間変化ガス分画を有する装置ガスフローは、少なくとも、第1の時間に第1のガス分画、及び第2の時間に第2のガス分画を含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、第1のガス分画にて決定された及び第2のガス分画にて決定された、複合アウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータを使用することを含む。 Optionally, the device gas flow with time-varying gas fractions includes at least a first gas fraction at a first time and a second gas fraction at a second time, during a combined gas outflow Using the determined parameter of the gas present and the time-varying gas fraction to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is determined in the first gas fraction and the second gas fraction. Using the determined parameters of the gases present in the composite outflow determined in the gas fractionation.

任意に、パラメータは、呼出ガスフロー中のガス成分の分画を含む。 Optionally, the parameters include fractions of gas components in the exhalation gas flow.

任意に、ガスは、CO2、O2、窒素、及び/又はヘリウム、セボフルランなどの麻酔薬である。 Optionally, the gas is CO2 , O2 , nitrogen, and/or an anesthetic such as helium, sevoflurane.

任意に、複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータは、患者呼吸の吸気及び/又は呼気相中に決定される。 Optionally, parameters of gases present in the composite gas outflow are determined during the inspiratory and/or expiratory phases of patient breathing.

任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画FE(t)を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画(FE)を決定することは、ガス分画を、
o(t),Fo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
E(t)は、時間tにおける、呼出患者ガスフロー中のCO2及び/又はO2ガス分画(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t)、時間tにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
oは、装置ガスフローの流量、
Eは、呼出ガスフロー中のガスの分画
の関数として決定することを含む。
Optionally, the parameter of the gas present in the exhaled gas flow is the gas fraction, and using the determined parameter of the gas present in the composite gas outflow and the time-varying gas fraction F E (t), Determining the fraction of gas present in the exhaled gas flow (F E ) is the gas fraction:
F o (t), F o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
F E (t) is the CO 2 and/or O 2 gas fraction in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas) at time t;
F m (t), the fraction of CO2 measured in the combined gas outflow at time t;
F o (t), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow gas fraction);
F m (t+Δt), the fraction of CO2 measured in the combined gas outflow at time t+Δt;
F o (t+Δt), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow gas fraction);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
FE involves determining as a function of the fraction of gas in the exhaled gas flow.

任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、ガスは、好ましくは、CO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中のガス分画を決定することは、

Figure 2023518021000004
[式中、
E(t)は、呼出患者ガスフロー中のCO2及び/又はO2濃度(呼気ガスの体積分画)、
Fm(t)、時間tにおける、複合ガスアウトフロー中の測定されたCO2及び/又はO2又は他のガスの分画、
o(t)、時間tにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、複合ガスアウトフロー中の測定されたCO2及び/又はO2又は他のガスの分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
oは、装置ガスフローの流量、
Eは、呼出ガスフロー中のガスの分画]
を使用することを含む。 Optionally, the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is the gas fraction, the gas is preferably an anesthetic such as CO2 , O2 , nitrogen, helium and/or sevoflurane and the combined gas out Determining the gas fraction in the exhaled gas flow using the determined parameter and the time-varying gas fraction of the gas present in the flow includes:
Figure 2023518021000004
[In the formula,
F E (t) is the CO2 and/or O2 concentration in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas);
Fm(t), the measured fraction of CO2 and/or O2 or other gas in the combined gas outflow at time t;
F o (t), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow gas fraction);
F m (t+Δt), the measured fraction of CO 2 and/or O 2 or other gas in the combined gas outflow at time t+Δt;
F o (t+Δt), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow gas fraction);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
FE is the fraction of gas in the exhalation gas flow]
including using

任意に、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータは、患者の口及び/又は鼻で若しくはその近辺で測定される。 Optionally, parameters of gases present in the combined gas outflow from the patient are measured at or near the patient's mouth and/or nose.

任意に、第1のガス分画と第2のガス分画は異なるガス分画である。 Optionally, the first gas fraction and the second gas fraction are different gas fractions.

任意に、ガスはO2であり、方法は、決定されたO2比率、及び
mCO2,k,Qo,QE
[式中、
mCO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中のCO2の分画、
kは、患者の口から出る装置ガスフローの比率(及び(1-k)は、鼻を通る比率)、
oは、装置ガスフローの流量、
Eは、患者の呼出ガスフローの流量]
の関数を使用して、呼出ガスフロー中に存在するCO2比率を決定することを更に含む。
Optionally, the gas is O2 and the method comprises the determined O2 ratio and
FmCO2 , k, Qo , QE
[In the formula,
FmCO2 is the fraction of CO2 in the patient combined gas outflow from the patient;
k is the ratio of device gas flow out of the patient's mouth (and (1−k) is the ratio through the nose);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
Q E is the rate of patient exhalation gas flow]
further comprising determining the fraction of CO2 present in the exhaled gas flow using a function of .

任意に、ガスはO2であり、方法は、決定されたO2比率及び

Figure 2023518021000005
[式中、
mCO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中のCO2の分画、
kは、患者の口から出る装置ガスフローの比率(及び(1-k)は、鼻を通る比率)、
oは、装置ガスフローの流量、
Eは、患者の呼出ガスフローの流量]
を使用して、呼出ガスフロー中に存在するCO2比率を決定することを更に含む。 Optionally, the gas is O2 and the method comprises the determined O2 ratio and
Figure 2023518021000005
[In the formula,
FmCO2 is the fraction of CO2 in the patient combined gas outflow from the patient;
k is the ratio of device gas flow out of the patient's mouth (and (1−k) is the ratio through the nose);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
Q E is the rate of patient exhalation gas flow]
is used to determine the proportion of CO2 present in the exhaled gas flow.

任意に、ガスはO2であり、方法は、決定されたO2比率及び
mCO2,FmO2,FEO2,FoO2
[式中、
mCO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中の測定されたCO2の分画、
mO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中の測定されたO2の分画、
EO2は、呼出患者ガスフロー中のO2の分画
oO2は、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー中のO2の分画]
の関数を使用して、呼出ガスフロー中に存在するCO2比率を決定することを更に含む。
Optionally, the gas is O2 and the method comprises the determined O2 ratio and
F mCO2 , F mO2 , F EO2 , F oO2
[In the formula,
FmCO2 is the fraction of measured CO2 in the patient combined gas outflow from the patient;
FmO2 is the fraction of O2 measured in the patient combined gas outflow from the patient;
F EO2 is the fraction of O2 in the exhaled patient gas flow F oO2 is the fraction of O2 in the system gas flow provided to the patient from the respiratory system]
further comprising determining the fraction of CO2 present in the exhaled gas flow using a function of .

任意に、ガスはO2であり、方法は、決定されたO2比率及び

Figure 2023518021000006
[式中、時間tにおいて、
mCO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中の測定されたCO2の分画、
mO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー中の測定されたO2の分画、
EO2は、呼出患者ガスフロー中のO2の分画、
oO2は、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー中のO2の分画]
を使用して、呼出ガスフロー中に存在するCO2比率を決定することを更に含む。 Optionally, the gas is O2 and the method comprises the determined O2 ratio and
Figure 2023518021000006
[wherein at time t,
FmCO2 is the fraction of measured CO2 in the patient combined gas outflow from the patient;
FmO2 is the fraction of O2 measured in the patient combined gas outflow from the patient;
F EO2 is the fraction of O2 in exhaled patient gas flow;
FoO2 is the fraction of O2 in the machine gas flow provided to the patient from the respiratory machine]
is used to determine the proportion of CO2 present in the exhaled gas flow.

別の態様においては、本発明は、装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための装置であって、フロー源と、複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、コントローラとを含み、当該装置は、時間変化流量を有する装置ガスフローを提供し、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するように構成されている装置を含むものとされ得る。 In another aspect, the present invention provides an apparatus gas flow and apparatus for determining a parameter of gas present in an exhaled patient gas flow comprising: a flow source; and a controller, the device providing a device gas flow having a time-varying flow rate to determine a parameter of gas present in a composite gas outflow from the patient, the composite gas outflow being controlled by the device Using the determined parameters and time-varying flow rates of the gases present in the composite gas outflow, including leak gas flow from the gas flow and exhalation gas flow from the patient containing gas, present in the exhalation gas flow may include a device configured to determine a parameter of the gas to be used.

任意に、装置は、装置ガスフローを加湿するための加湿器を更に含む。 Optionally, the device further comprises a humidifier for humidifying the device gas flow.

任意に、装置は、装置ガスフローを患者に提供するための、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式鼻カニューラを更に含む。 Optionally, the device further comprises a non-sealing patient interface, preferably a non-sealing nasal cannula, for providing device gas flow to the patient.

任意に、装置ガスフローは高流量ガスフローである。 Optionally, the device gas flow is a high flow gas flow.

任意に、時間変化流量を有する装置ガスフローは、少なくとも、第1の時間に第1の流量及び第2の時間に第2の流量を含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、第1の流量にて決定された及び第2の流量にて決定された、複合アウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータを使用することを含む。 Optionally, the device gas flow having a time-varying flow rate comprises at least a first flow rate at a first time and a second flow rate at a second time, wherein the determined Determining a parameter of the gas present in the exhalation gas flow using the parameter and the time-varying flow rate is determined at the first flow rate and determined at the second flow rate during the combined outflow using the determined parameters of the gas present in the

任意に、パラメータは、呼出ガスフロー中のガス成分の分画を含む。 Optionally, the parameters include fractions of gas components in the exhalation gas flow.

任意に、ガスは、CO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/若しくはセボフルランなどの麻酔薬である、並びに/又はセンサは、複合ガスアウトフロー中の以下、すなわち、CO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬の1つ以上を検知するように構成されている。 Optionally, the gas is an anesthetic such as CO2 , O2 , nitrogen, helium, and/or sevoflurane and/or the sensor detects the following in a combined gas outflow: CO2 , O2 , nitrogen , helium, and/or sevoflurane.

任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画(FE)を決定することは、ガス分画を、
o(t),Qo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
[式中、
E(t)は、呼出患者ガスフロー中のガス成分濃度(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
o(t)、時間tにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量(装置ガス流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画(これは、複合ガスアウトフローの測定されたCO2/O2分画パラメータ)、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)]
の関数として決定することを含む。
Optionally, the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is the gas fraction, and using the determined parameter and the time-varying flow rate of the gas present in the composite gas outflow, the gas present in the exhalation gas flow is: Determining the gas fraction (F E ) is the gas fraction:
Q o (t), Q o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
[In the formula,
F E (t) is the gas component concentration in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas);
F m (t), the fraction of gas constituents measured in the patient combined gas outflow at time t;
Q o (t), the rate of system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow rate);
F m (t + Δt), the fraction of the gas component measured in the patient combined gas outflow at time t + ∆t (which is the measured CO2 / O2 fraction parameter of the combined gas outflow);
Q o (t+Δt), the rate of system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow rate)]
including determining as a function of

任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、ガスは、好ましくはCO2であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ(FE)及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中のガス分画を決定することは、

Figure 2023518021000007
[式中、
E(t)は、呼出患者ガスフロー中のCO2又はO2又は他のガス分画(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t)、時間tにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者に提供される装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)、
oは、装置ガスフローの流量、
Eは、呼出ガスフロー中のガスの分画]
を使用することを含む。 Optionally, the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is the gas fraction, the gas is preferably CO2 , the determined parameter (F E ) of the gas present in the combined gas outflow and the time Using the change flow rate to determine the gas fraction in the exhalation gas flow is
Figure 2023518021000007
[In the formula,
F E (t) is the CO2 or O2 or other gas fraction in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas);
F m (t), the fraction of CO2 measured in the combined gas outflow at time t;
Q o (t), the rate of device gas flow provided to the patient at time t (device gas flow rate);
F m (t+Δt), the fraction of CO2 measured in the combined gas outflow at time t+Δt;
Q o (t+Δt), the rate of system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow rate);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
FE is the fraction of gas in the exhaled gas flow]
including using

任意に、センサは、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを患者の口及び/又は鼻で若しくはその近辺で測定するために配置されている。 Optionally, the sensor is arranged to measure parameters of gases present in the combined gas outflow from the patient at or near the patient's mouth and/or nose.

別の態様においては、本発明は、装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための装置であって、フロー源と、複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、コントローラとを含み、当該装置は、時間変化ガス比率(例えば、ガス分画)を有する装置ガスフローを提供し、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガスを含む患者からの呼出ガスフローを含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス比率(例えば、ガス分画)を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するように構成されている装置を含むものとされ得る。 In another aspect, the present invention provides an apparatus gas flow and apparatus for determining a parameter of gas present in an exhaled patient gas flow comprising: a flow source; and a controller, wherein the device provides a device gas flow having a time-varying gas ratio (e.g., gas fraction) to determine a parameter of gas present in the combined gas outflow from the patient. , the composite gas outflow includes the leak gas flow from the device gas flow and the exhaled gas flow from the patient containing gas, and the determined parameters and time-varying gas ratios of the gases present in the composite gas outflow (e.g. , gas fractionation) to determine parameters of gases present in the exhaled gas flow.

任意に、時間変化ガス分画を有する装置ガスフローは、少なくとも、第1の時間に第1のガス分画、及び第2の時間に第2のガス分画を含み、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することは、第1のガス分画にて決定された及び第2のガス分画にて決定された、複合アウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータを使用することを含む。 Optionally, the device gas flow with time-varying gas fractions includes at least a first gas fraction at a first time and a second gas fraction at a second time, during a combined gas outflow Using the determined parameter of the gas present and the time-varying gas fraction to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is determined in the first gas fraction and the second gas fraction. Using the determined parameters of the gases present in the composite outflow determined in the gas fractionation.

任意に、パラメータは、呼出ガスフロー中のガス成分の分画を含む。 Optionally, the parameters include fractions of gas components in the exhalation gas flow.

任意に、ガスは、CO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬である。 Optionally, the gas is CO2 , O2 , nitrogen, helium, and/or an anesthetic such as sevoflurane.

任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの分画(FE)を決定することは、ガス分画を、
F,Fo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
式中
E(t)は、呼出患者ガスフロー中のガス成分濃度(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
o(t)、時間tにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画(これは、複合ガスアウトフローの測定されたCO2/O2分画パラメータ)、
Fo(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)
の関数として決定することを含む。
Optionally, the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is a gas fraction, and using the determined parameter and the time-varying gas fraction of the gas present in the composite gas outflow, Determining the fraction of gas present (F E ) is the gas fraction:
F, F o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
where F E (t) is the gas component concentration in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas);
F m (t), the fraction of gas constituents measured in the patient combined gas outflow at time t;
F o (t), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow gas fraction);
F m (t + Δt), the fraction of the gas components measured in the patient combined gas outflow (which is the measured CO2 / O2 fraction parameter of the combined gas outflow) at time t + ∆t;
Fo (t+Δt), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow gas fraction)
including determining as a function of

任意に、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータはガス分画であり、ガスは、好ましくは、CO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬であり、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの決定されたパラメータ及び時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中のガス分画(FE)を決定することは、

Figure 2023518021000008
式中
E(t)は、時間tにおける、呼出患者ガスフロー中のCO2又はO2又は他のガス(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t)、時間tにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者に提供される装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
oは、装置ガスフローの流量、
Eは、呼出ガスフロー中のガスの分画
を使用することを含む。 Optionally, the parameter of the gas present in the exhalation gas flow is the gas fraction, the gas is preferably an anesthetic such as CO2 , O2 , nitrogen, helium and/or sevoflurane and the combined gas out Determining the gas fraction (F E ) in the exhaled gas flow using the determined parameters and the time-varying gas fraction of the gas present in the flow:
Figure 2023518021000008
where F E (t) is the CO 2 or O 2 or other gas in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas) at time t;
F m (t), the fraction of CO2 measured in the combined gas outflow at time t;
F o (t), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow gas fraction);
F m (t+Δt), the fraction of CO2 measured in the combined gas outflow at time t+Δt;
F o (t+Δt), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow gas fraction);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
FE involves using a fraction of the gas in the exhalation gas flow.

任意に、センサは、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを患者の口及び/又は鼻で若しくはその近辺で測定するために配置されている。 Optionally, the sensor is arranged to measure parameters of gases present in the combined gas outflow from the patient at or near the patient's mouth and/or nose.

別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するO2及び/又はCO2分画を決定する方法であって、時間変化流量を有する加湿高流量装置ガスフローを非密閉式鼻カニューラを介して患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するO2及び/又はCO2の分画を測定することと、複合ガスアウトフロー中に存在する測定されたO2の分画又はCO2の分画及び時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在する分画O2及び/又はCO2を決定することを含む方法からなるものとされ得る。 In another aspect, the present invention provides a method for determining the O2 and/or CO2 fraction present in exhaled gas flow, comprising a humidified high-flow device gas flow having a time-varying flow rate through an unsealed nose. providing a patient via a cannula; measuring a fraction of O2 and/or CO2 present in a combined gas outflow from the patient; measuring O2 present in the combined gas outflow; Determining the fraction O2 and /or CO2 present in the exhaled gas flow using the fraction of 2 or the fraction of CO2 and the time-varying flow rate.

別の態様においては、本発明は、1つ以上の処理デバイスで実行されると、1つ以上の処理デバイスに、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを測定することと、複合ガスアウトフロー中に存在するガスの測定されたパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定することとを含む、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法を実施させるコンピュータ実行可能命令が格納された非一時的コンピュータ可読媒体を含むものとされ得る。 In another aspect, the invention, when performed in one or more processing devices, provides a patient with an apparatus gas flow having a time-varying parameter to the one or more processing devices; measuring a parameter of the gas present in the gas outflow and using the measured parameter and the time-varying parameter of the gas present in the composite gas outflow to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow; A non-transitory computer-readable medium having computer-executable instructions stored thereon for performing a method of determining a parameter of gas present in the exhale gas flow, including determining.

別の態様においては、本発明は、呼出患者ガスフローのパラメータを決定する方法であって、時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、患者からの複合ガスアウトフローのパラメータを決定することであって、複合ガスアウトフローは、装置ガスフローからのリークガスフロー、及びガス成分を含む呼出患者ガスフローを含み、複合ガスアウトフローの決定されたパラメータは、複合ガスアウトフロー中のガス成分の比率である、ことと、複合ガスアウトフローの決定されたパラメータ及び時間変化パラメータを使用して、呼出ガスフロー中に存在するガスの比率を決定することとを含む方法を含むものとされ得る。 In another aspect, the present invention provides a method of determining a parameter of exhaled patient gas flow comprising providing a patient with a device gas flow having a time-varying parameter; Determining, the composite gas outflow includes the leak gas flow from the device gas flow and the exhaled patient gas flow including gas constituents, and the determined parameters of the composite gas outflow are: and using the determined and time-varying parameters of the composite gas outflow to determine the proportion of gas present in the exhalation gas flow can be

任意に、センサは、患者の
口及び鼻、
口、又は

のガスフローを検知することによって複合ガスフローを検知する。
optionally, the sensor is the patient's mouth and nose;
Composite gas flows are sensed by sensing oral or nasal gas flows.

別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するCO2分画を決定する方法であって、高流量装置ガスフローを患者に提供することと、患者の呼出ガスフロー中のO2の分画を決定することと、決定されたO2比率及び
mCO2,k,Qo,QE
式中
mCO2は、装置ガスフローのCO2の体積分画、
kは、患者の口から出る装置ガスフローの比率(及び(1-k)は、鼻を通る比率)、
oは、装置ガスフローの流量、
Eは、患者の呼出ガスフローの流量
の関数を使用して、呼出ガスフロー中に存在するCO2比率を決定することと、
を含む方法を含むものとされ得る。
In another aspect, the present invention provides a method of determining the CO2 fraction present in the exhalation gas flow comprising providing a patient with a high flow device gas flow and determining the fraction of 2 and the determined O2 ratio and
FmCO2 , k, Qo , QE
during the ceremony
F m CO2 is the volume fraction of CO2 in the device gas flow;
k is the ratio of device gas flow out of the patient's mouth (and (1−k) is the ratio through the nose);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
Q E uses a function of the patient's exhaled gas flow rate to determine the CO 2 fraction present in the exhaled gas flow;
A method comprising:

別の態様においては、本発明は、呼出ガスフロー中に存在するCO2分画を決定する方法であって、高流量装置ガスフローを患者に提供することと、患者の呼出ガスフロー中のO2の分画を決定することと、決定されたO2比率及び

Figure 2023518021000009
式中
mCO2は、装置ガスフローのCO2の体積分画、
kは、患者の口から出る装置ガスフローの比率(及び(1-k)は、鼻を通る比率)、
oは、装置ガスフローの流量、
Eは、患者の呼出ガスフローの流量
を使用して、呼出ガスフロー中に存在するCO2比率を決定することと、
を含む方法を含むものとされ得る。 In another aspect, the present invention provides a method of determining the CO2 fraction present in the exhalation gas flow comprising providing a patient with a high flow device gas flow and determining the fraction of 2 and the determined O2 ratio and
Figure 2023518021000009
where F m CO2 is the volume fraction of CO2 in the device gas flow;
k is the ratio of device gas flow out of the patient's mouth (and (1−k) is the ratio through the nose);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
Q E uses the patient's exhalation gas flow rate to determine the CO 2 fraction present in the exhalation gas flow;
A method comprising:

本明細書に開示される数値の範囲(例えば、1~10)への言及は、その範囲内の全ての有理数(例えば、1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9、及び10)、及びまた、その範囲内の有理数の任意の範囲(例えば、2~8、1.5~5.5、及び3.1~4.7)への言及も組み込み、したがって、本明細書に明示的に開示される全ての範囲の全てのサブ範囲はこれによって明示的に開示されるものとされる。これらは具体的に意図したものの例に過ぎず、列挙された最低値と最高値との間の数値の可能な全ての組み合わせは、同様に本出願に明示したものとみなされる。 References to numerical ranges disclosed herein (eg, 1 to 10) include all rational numbers within that range (eg, 1, 1.1, 2, 3, 3.9, 4, 5, 6, 6.5, 7, 8, 9, and 10), and also any range of rational numbers therein (eg, 2-8, 1.5-5.5, and 3.1-4. 7) is also incorporated, and thus all subranges of all ranges expressly disclosed herein are hereby expressly disclosed. These are only examples of what is specifically intended, and all possible combinations of numerical values between the lowest and highest values recited are deemed to be expressly included in this application as well.

本明細書で使用される「含む(comprising)」という用語は、「少なくとも一部、からなる(consisting at least in part of)」を意味する。「含む」という用語を含む本明細書の各記載を解釈する場合、この用語が前に置かれたもの以外の特徴も存在する可能性がある。「含む(comprise)」及び「含む(comprises)」などの関連する用語も同様に解釈される。文脈で明確に必要とされない限り、明細書及び特許請求の範囲の全体にわたり、「含む(comprisse)」、「含む(comprising)」などの語は、排他的又は網羅的意味とは対照的に、包含的な意味で、すなわち、「含むがこれに限定されない(including,but not limited to)」の意味で解釈されるものとする。 As used herein, the term "comprising" means "consisting at least in part of." When interpreting each statement in this specification that includes the term "comprising," features other than those prefaced by the term may also be present. Related terms such as "comprise" and "comprises" are to be interpreted similarly. Throughout the specification and claims, unless clearly required by the context, the words "comprise," "comprising," etc. are used in shall be interpreted in an inclusive sense, ie, in the sense of "including, but not limited to."

「コンピュータ可読媒体」という語句は、単一の媒体又は複数の媒体を含むものと解釈されるべきである。複数の媒体の例としては、集中型若しくは分散型のデータベース及び/又は関連するキャッシュが挙げられる。これらの複数の媒体は、コンピュータ実行可能命令の1つ以上のセットを格納する。「コンピュータ可読媒体」という語句はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによる実行のための命令セットを格納する、コード化する、又は担持することが可能であり、本明細書に記載される方法の任意の1つ以上をプロセッサに実施させる任意の媒体を含むものと解釈されるべきである。コンピュータ可読媒体はまた、これらの命令セットによって使用される又はこれらの命令セットと関連するデータ構造を格納する、コード化する、又は担持することが可能である。「コンピュータ可読媒体」という語句は、固体メモリ、光学媒体、及び磁気媒体を含む。 The phrase "computer-readable medium" shall be construed to include a single medium or multiple media. Examples of multiple media include centralized or distributed databases and/or associated caches. These multiple media store one or more sets of computer-executable instructions. The phrase "computer-readable medium" is also capable of storing, encoding, or carrying a set of instructions for execution by a processor of a computing device and any of the methods described herein. It should be construed to include any medium that causes a processor to implement one or more of them. Computer-readable media may also store, encode, or carry data structures used by or associated with these instruction sets. The phrase "computer-readable medium" includes solid-state memory, optical media, and magnetic media.

本明細書において、特許明細書、他の外部文書、又は他の情報源を参照する場合、これは一般に、本開示の特徴を論じるための状況を提供するためである。特に明示されない限り、そのような外部文書の参照は、そのような文書又はそのような情報源が、いかなる法域においても、先行技術であること又は当該技術分野における共通一般知識の一部を成すことの承認として解釈されるべきではない。 When references are made herein to patent specifications, other external documents, or other sources of information, this is generally to provide a context for discussing the features of the disclosure. Unless otherwise specified, reference to such external documents does not imply that such documents or such sources are prior art or form part of the common general knowledge in the art in any jurisdiction. should not be construed as an endorsement of

本発明はまた、部品、要素、又は特徴の2つ以上の一部又は全部の組み合わせにおいて、本出願の明細書に個々に又は集合的に参照される又は示される部品、要素、及び特徴で広く構成されるものとされ得る。前述の記載において、その既知の均等物を有する整数又は構成要素に言及する場合、それらの整数は、個々に説明されているかのように本明細書に組み込まれる。 The invention also extends broadly to the parts, elements and features individually or collectively referred to or shown in the specification of this application, in any combination of two or more of the parts, elements or features in whole or in part. may be configured. When the foregoing description refers to integers or components having known equivalents thereof, those integers are incorporated herein as if individually set forth.

本発明が関係する当業者には、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、構造の多くの変更及び本発明の広く異なる実施形態及び用途が想起されるであろう。本開示及び本明細書の記載は純粋に例示であり、いかなる意味においても限定を意図するものではない。本明細書において本発明が関係する当該技術分野における既知の均等物を有する特定の整数に言及する場合、そのような既知の均等物は、個々に説明されているかのように本明細書に組み込まれるものと考えられる。本発明は、前述のものからなるとともに、以下に単なる例が記載される構造も想定される。 Many changes in structure and widely different embodiments and applications of the invention will occur to those skilled in the art to which this invention pertains without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims. be. The present disclosure and descriptions herein are purely illustrative and are not intended to be limiting in any way. Where specific integers are referred to herein as having known equivalents in the art to which this invention pertains, such known equivalents are incorporated herein as if set forth individually. It is considered to be The invention consists of the foregoing and also envisages constructions of which the following are merely examples.

実施形態を、以下の図面を参照して説明する。 Embodiments are described with reference to the following drawings.

呼吸装置と患者と患者の環境との間のフローを示す。Figure 3 shows the flow between the respiratory apparatus, the patient, and the patient's environment. 高流量を提供するための呼吸装置である。A respiratory device for providing high flow. 複合及び呼出ガスフロー中のCO2分画のトレースである。2 is a trace of CO2 fraction during combined and exhaled gas flows; 装置ガスフローの成分(時間変化流量)及び合成された複合ガスアウトフローを示す。Figure 3 shows the components of the device gas flow (time-varying flow rate) and the combined composite gas outflow. 代替的な装置ガスフローを示す。4 shows an alternative device gas flow; 代替的な装置ガスフローを示す。4 shows an alternative device gas flow; 時間変化装置フローを実装し、呼出ガスパラメータを推定する呼吸装置の一実施形態である。1 is an embodiment of a respiratory apparatus implementing a time-varying apparatus flow and estimating exhaled gas parameters; 時間変化流量ガスフロー及び呼出ガスパラメータを推定するために呼吸装置によって実施される方法の一実施形態である。1 is one embodiment of a method performed by a respiratory apparatus to estimate time-varying flow gas flow and exhaled gas parameters; 装置ガスフローの成分(時間変化ガス分画)及び合成された複合ガスアウトフローを示す。The components of the device gas flow (time-varying gas fraction) and the combined combined gas outflow are shown. 代替的な装置ガスフローを示す。4 shows an alternative device gas flow; 代替的な装置ガスフローを示す。4 shows an alternative device gas flow; 時間変化ガス分画装置ガスフロー及び呼出ガスパラメータを推定するために呼吸装置によって実施される方法の一実施形態である。FIG. 11 is one embodiment of a method performed by a breathing apparatus to estimate time-varying gas fractionator gas flow and exhaled gas parameters; FIG. 患者に出入りする様々なガスフローを示す。Various gas flows in and out of the patient are shown.

詳細な説明
1.概要
本実施形態は、非密閉式患者インターフェース、例えば非密閉式鼻カニューラを介して(好ましくは高)流量を提供する呼吸装置を使用するときに、患者によって呼出されたガスフロー(「呼出ガスフロー」)のガスパラメータを決定することに関する。(「ガスパラメータを決定すること」は、推定値、値、表示、又はガスパラメータの若しくはガスパラメータに関するそれ以外の情報を決定すること、得ること、又はそうでなければ取得することを意味し得るが、これに限定されない)
Detailed Description 1. Overview The present embodiments are designed to provide exhaled gas flow by a patient ("exhaled gas flow") when using a respiratory apparatus that provides a (preferably high) flow rate through a non-sealing patient interface, e.g., a non-sealing nasal cannula. ”) for determining gas parameters. ("Determining a gas parameter" can mean determining, obtaining, or otherwise obtaining an estimate, value, indication, or other information of or relating to a gas parameter. but not limited to)

記載される実施形態は、患者による呼出ガスフローのパラメータを決定するための装置及び方法を提供し、パラメータは、2つ以上の構成ガス成分を含む呼出ガスフロー中のガス成分の比率(例えば、濃度/分画又は分圧)に関する。特定の状況において、患者は自発的に呼吸している(すなわち、浅い或いは低下した呼吸であっても自身の努力で呼吸している)。例えば、呼出ガスフローは、O2、CO2、窒素、ヘリウム、麻酔薬(セボフルランなど)などを含む可能性があり、パラメータは、患者から呼出されたガスフロー中のCO2の比率(例えば、濃度/分画又は分圧)又はO2の比率(例えば、濃度/分画又は分圧)である可能性がある。ここでは、ガス成分は、CO2又はO2であり、パラメータは、呼出ガスフローを構成するガス成分の比率である。いくつかの実施形態では、パラメータは、CO2又はO2以外のガスに関連してもよい。 The described embodiments provide apparatus and methods for determining a parameter of exhalation gas flow by a patient, where the parameter is a ratio of gas components in an exhalation gas flow comprising two or more constituent gas components (e.g., concentration/fraction or partial pressure). In certain situations, the patient is breathing spontaneously (ie, breathing under his or her own efforts, even if the breathing is shallow or depressed). For example, the exhaled gas flow may include O2 , CO2 , nitrogen, helium, anesthetics (such as sevoflurane), etc., and the parameter is the proportion of CO2 in the exhaled gas flow from the patient (e.g., concentration/fraction or partial pressure) or O 2 ratio (eg concentration/fraction or partial pressure). Here, the gas component is CO2 or O2 and the parameter is the ratio of the gas components that make up the exhalation gas flow. In some embodiments, the parameters may relate to gases other than CO2 or O2 .

医療専門家は、例えば医療処置中に患者をモニタリングする際に、呼出ガスフローのパラメータの推定値を得たい可能性がある。医療処置は、広く考えられるべきであり、手術手技、酸素化及び前酸素化期若しくは処置中における、又は限定されるものではないが任意の他の時間の、鎮静薬及び/又は麻酔薬の投与を含む、鎮静又は麻酔(鎮静及び麻酔は、より一般的に、本明細書では「麻酔処置と呼ばれる)前、最中、若しくは後のあらゆる時間の、術前及び術後手技を含む、医療処置の提供のあらゆる態様を含み得る。医療処置はまた、高流量呼吸補助などの呼吸補助を提供することを含み得る。本明細書の文脈では、医療処置はまた、特定の処置が患者に提供されるか否かを問わず、患者をモニタリングすることを含み得る。記載される実施形態は、医療処置における使用のみに限定されない。記載される実施形態は、ICU又は呼吸補助が提供される任意の他の状況で使用され得る。 A medical professional may wish to obtain an estimate of exhaled gas flow parameters, for example, when monitoring a patient during a medical procedure. Medical procedures should be considered broadly, administration of sedatives and/or anesthetics during surgical procedures, oxygenation and pre-oxygenation phases or procedures, or at any other time without limitation. any time before, during, or after sedation or anesthesia (sedation and anesthesia are more commonly referred to herein as "anesthetic procedures"), including pre- and post-operative procedures, including Medical treatment may also include providing respiratory assistance, such as high-flow respiratory assistance.In the context of the present specification, medical treatment may also include any aspect of the provision of a particular treatment to a patient. The described embodiments are not limited to use only in medical procedures, the described embodiments may be used in an ICU or any hospital where respiratory support is provided. It can be used in other situations.

本明細書において、「呼出する(exhale)」への言及は、「吐き出す(expire)」と互換的に使用され得る。 References to "exhale" may be used interchangeably herein with "expire."

本明細書において、ガスの文脈における「比率(proportion)」への言及は、2つ以上の構成ガス成分を含む総ガス中の構成ガス成分の任意の相対的な測定値を指す。例えば、比率は、以下を包含し得る。
・体積分画、
・分画、
・体積濃度、
・濃度、
・モル濃度、
・分圧
As used herein, references to "proportion" in the context of gases refer to any relative measure of constituent gas components in a total gas containing two or more constituent gas components. For example, ratios can include:
・Volume fractionation,
・fractionation,
・Volume concentration,
·concentration,
・Molarity,
・Partial pressure

測定される比率は、それが濃度、分画、分圧、又はその他であれ、使用されるセンサによって測定されるパラメータであり得る。決定される比率は、使用者によって所望される、及び/又は呼吸システムの構成要素によって処理される、又は呼吸システムと関連するパラメータであり得る。 The ratio measured can be a parameter measured by the sensor used, whether it is concentration, fraction, partial pressure, or other. The determined ratio may be a parameter desired by a user and/or processed by a component of the respiratory system or associated with the respiratory system.

本明細書において、「濃度(concentration)」への言及は、「分画(fraction)」とも称することができ、それが呼出ガスフロー、装置フロー、又は任意の他のフローであれ、当該ガスフロー中の全体的な構成ガスの体積に対する対象のガスの体積比率として示され得る。しかしながら、パラメータは、異なる測定値とすることができ、ガスは、異なり得る。これらは単なる例である。 References herein to "concentration" may also be referred to as "fraction", whether it is the breath gas flow, the device flow, or any other flow. It can be expressed as the volume ratio of the gas of interest to the volume of the overall constituent gas in the medium. However, the parameter can be measured differently and the gas can be different. These are just examples.

決定されるガスパラメータに関連するガスは、限定されるものではないが、酸素(O2)、二酸化炭素(CO2)、窒素(N)、ヘリウム(He)、又はセボフルランであり得る。本明細書で特定のガスに言及する場合、これは単なる例であり、説明は、言及したものだけではなくあらゆるガスに当てはまり得ることは理解されるであろう。 The gas associated with the determined gas parameter may be, but is not limited to, oxygen ( O2 ), carbon dioxide ( CO2 ), nitrogen (N), helium (He), or sevoflurane. It will be understood that when specific gases are referred to herein, this is merely an example and the discussion may apply to any gas, not just those mentioned.

本明細書において、「高流量(high flow)」は、限定されるものではないが、例えば、健常な患者の正常吸気流量よりも高い、通常/正常よりも高い流量を有する任意のガスフローを意味する。これは、非密閉式患者インターフェース、例えば、非密閉式プロングのために、患者の気道の入口において顕著な漏れが起こる非密閉式呼吸システムによって提供され得る。患者の快適性、コンプライアンス、及び安全性を向上させるために、加湿も提供される。代替的に又は追加的に、これは、文脈に関連するそれ以外の閾値流量よりも高くなり得る。例えば、吸気需要を満たす流量で患者にガスフローを提供する場合、その流量は、提供されていた可能性のある名目上の流量よりも高いことで、「高流量」と考えられる可能性がある。したがって、「高流量」は、文脈に依存し、「高流量」を構成するものは、患者の健康状態、提供される処置/治療/補助の種類、患者の性質(大柄、小柄、成人、小児)等などの多くの因子に依存する。当業者であれば、文脈から、何が「高流量」を構成するかを知っている。これは、提供されていた可能性のある流量を超える及び上回る流量の大きさである。 As used herein, "high flow" is any gas flow that has a normal/higher than normal flow rate, e.g., higher than the normal inspiratory flow rate of a healthy patient means. This may be provided by a non-sealing patient interface, such as a non-sealing breathing system where significant leakage occurs at the entrance to the patient's airway due to the non-sealing prongs. Humidification is also provided to improve patient comfort, compliance and safety. Alternatively or additionally, this may be higher than the otherwise contextually relevant threshold flow rate. For example, when providing gas flow to a patient at a rate that meets inspiratory demand, that rate may be considered "high flow" because it is higher than the nominal rate that may have been provided. . Thus, "high flow" is context dependent and what constitutes "high flow" depends on the health status of the patient, the type of treatment/treatment/assistance provided, the nature of the patient (large, small, adult, pediatric). ), etc. A person skilled in the art knows from the context what constitutes "high flow". This is the magnitude of flow over and above what could have been provided.

しかし、限定されるものではないが、高流量のいくつかの表示値は以下の通りであり得る。
・いくつかの構成においては、約5又は10リットル/分(5又は10LPM又はL/分)以上の流量における患者へのガスの送達
・いくつかの構成においては、約5又は10LPM~約150LPM、又は約15LPM~約95LPM、又は約20LPM~約90LPM、又は約25LPM~約85LPM、又は約30LPM~約80LPM、又は約35LPM~約75LPM、又は約40LPM~約70LPM、又は約45LPM~約65LPM、又は約50LPM~約60LPMの流量における患者へのガスの送達。例えば、これらの様々な実施形態及び本明細書に記載される構成によれば、システムを介して又はフロー源からインターフェースに供給される又は提供されるガスの流量は、少なくとも約5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150LPM、又はこれより多いフローを含み得るが、これらに限定されるものではなく、有効範囲は、これらの値のいずれか(例えば、約20LPM~約90LPM、約40LPM~約70LPM、約40LPM~約80LPM、約50LPM~約80LPM、約60LPM~約80LPM、約70LPM~約100LPM、約70LPM~約80LPM)になるように選択され得る。
However, without limitation, some indications of high flow rate may be as follows.
delivery of gas to the patient at a flow rate of about 5 or 10 liters/minute (5 or 10 LPM or L/min) or greater, in some configurations about 5 or 10 LPM to about 150 LPM or about 15 LPM to about 95 LPM, or about 20 LPM to about 90 LPM, or about 25 LPM to about 85 LPM, or about 30 LPM to about 80 LPM, or about 35 LPM to about 75 LPM, or about 40 LPM to about 70 LPM, or about 45 LPM to about 65 LPM, or Delivery of gas to the patient at a flow rate of about 50 LPM to about 60 LPM. For example, according to these various embodiments and configurations described herein, the flow rate of gas supplied or provided to the interface through the system or from the flow source is at least about 5, 10, 20 , 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150 LPM, or more flows, and the effective range is any of these values (e.g., about 20 LPM to about 90 LPM, about 40 LPM to about 70 LPM, about 40 LPM to about 80 LPM, about 50 LPM to about 80 LPM, about 60 LPM to about 80 LPM, about 70 LPM to about 100 LPM, about 70 LPM to about 80 LPM ).

「高流量」において、送達されるガスは、例えば、治療の用途に応じて選択される。送達されるガスは、ある割合の酸素を含み得る。いくつかの構成において、送達されるガス中の酸素の割合は、約15%~約100%、約20%~約100%、又は約21%~約100%、又は約30%~約100%、又は約40%~約100%、又は約50%~約100%、又は約60%~約100%、又は約70%~約100%、又は約80%~約100%、又は約90%~約100%、又は約100%、又は100%であり得る。 At "high flow", the gas delivered is selected, for example, depending on the therapeutic application. The delivered gas may contain a proportion of oxygen. In some configurations, the percentage of oxygen in the gas delivered is from about 15% to about 100%, from about 20% to about 100%, or from about 21% to about 100%, or from about 30% to about 100%. , or about 40% to about 100%, or about 50% to about 100%, or about 60% to about 100%, or about 70% to about 100%, or about 80% to about 100%, or about 90% can be to about 100%, or about 100%, or 100%.

いくつかの実施形態では、送達されるガスは、ある割合の二酸化炭素を含み得る。いくつかの構成において、送達されるガス中の二酸化炭素の割合は、0%超、約0.3%~約100%、約1%~約100%、約5%~約100%、約10%~約100%、約20%~約100%、又は約30%~約100%、又は約40%~約100%、又は約50%~約100%、又は約60%~約100%、又は約70%~約100%、又は約80%~約100%、又は約90%~約100%、又は約100%、又は100%であり得る。 In some embodiments, the delivered gas may contain a proportion of carbon dioxide. In some configurations, the percentage of carbon dioxide in the gas delivered is greater than 0%, about 0.3% to about 100%, about 1% to about 100%, about 5% to about 100%, about 10% % to about 100%, about 20% to about 100%, or about 30% to about 100%, or about 40% to about 100%, or about 50% to about 100%, or about 60% to about 100%, or about 70% to about 100%, or about 80% to about 100%, or about 90% to about 100%, or about 100%, or 100%.

未熟児/乳児/小児(約1~約30kgの範囲の体質量を有する)にとっての「高流量」の流量は異なり得る。治療的流量は、最小が約0.5L/分、最大が約25L/分の、0.4~0.8L/分/kgに設定され得る。2kg未満の患者については、最大フローは8L/分に設定される。 The "high flow" flow rate for premature infants/infants/children (with body masses ranging from about 1 to about 30 kg) can be different. The therapeutic flow rate can be set between 0.4-0.8 L/min/kg with a minimum of about 0.5 L/min and a maximum of about 25 L/min. For patients under 2 kg, the maximum flow is set at 8 L/min.

変動フローは、好ましい範囲が0.1~1L/分/kg、別の好ましい範囲が0.2~0.8L/分/kgの、0.05~2L/分/kgに設定される。 The variable flow is set at 0.05-2 L/min/kg with a preferred range of 0.1-1 L/min/kg and another preferred range of 0.2-0.8 L/min/kg.

治療的流量は、時間変化(例えば、変動)し得る。すなわち、治療的フローは、時間変化(例えば、変動)流量成分を有し得る。この時間変化流量は、治療を補助することができる。 The therapeutic flow rate can be time-varying (eg, fluctuating). That is, therapeutic flow may have a time-varying (eg, fluctuating) flow component. This time-varying flow rate can assist in therapy.

本明細書の実施形態はまた、時間変化する(例えば、変動する)シグネチャ流量を有し、これは、治療的流量に加えたものである可能性があることに留意されたい。したがって、治療的時間変化流量が使用される場合、装置からのガス流量は、治療的時間変化ガスフロー成分(部分)及びシグネチャ時間変化流量成分(部分)を有する。治療的時間変化流量は、シグネチャ時間変化流量と異なる目的を有し、異なる周波数及び/又は振幅である可能性がある(しかし、これらは重なり合うことができる又は同じであり得る)。シグネチャ流量は、治療的流量よりも低い、同じ、又は高くなり得る。シグネチャ流量周波数は、治療的流量周波数よりも低い、同じ、又は高くなり得る(時間変化する場合)。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量は、治療的流量よりも高い周波数を有する。治療的時間変化流量は、呼吸補助、気道クリアランス、酸素化などを提供する一方で、シグネチャ時間変化流量は、ガスパラメータの決定を支援する。シグネチャ時間変化流量については後により詳細に説明する。明細書の全体を通して、別段の記載のない限り、焦点がチャ時間変化流量に焦点が当てられるが、このことは、治療的理由のための治療的時間変化流量も存在する可能性を排除するものではない。 Note that embodiments herein also have a time-varying (eg, fluctuating) signature flow rate, which may be in addition to the therapeutic flow rate. Thus, when therapeutic time-varying flow is used, the gas flow from the device has a therapeutic time-varying gas flow component (portion) and a signature time-varying flow component (portion). The therapeutic time-varying flow has a different purpose than the signature time-varying flow and can be of different frequency and/or amplitude (but they can overlap or be the same). The signature flow rate can be lower than, the same as, or higher than the therapeutic flow rate. The signature flow frequency can be lower than, the same as, or higher than the therapeutic flow frequency (if time varying). In some embodiments, the signature flow has a higher frequency than the therapeutic flow. Therapeutic time-varying flow provides respiratory support, airway clearance, oxygenation, etc., while signature time-varying flow assists in determining gas parameters. Signature time-varying flow is described in more detail below. Throughout the specification, unless stated otherwise, the focus will be on the time-varying flow rate, which excludes the possibility that there may also be a therapeutic time-varying flow rate for therapeutic reasons. isn't it.

一例として、シグネチャ流量は、第1の流量と第2の流量との間で段階的になることができ、そのうちの1つ又は両方は、約0LPM~70LPMの範囲内にあり得る。最大シグネチャ流量は、治療的流量であり得る。シグネチャ流量は、治療的流量と組み合わせられ(例えば、追加され)得る、又は治療的流量の一部若しくは全部を形成し得る。すなわち、治療的流量それ自体がシグネチャ流量であり得る。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量は、割合として治療的流量に関連し得る。例えば、シグネチャ時間変化流量(成人)は、
・治療的流量の約0%~約200%、
・治療的流量の約0%~100%、
・治療的流量の約100%~200%、若しくは
・治療的流量の約50%~150%、
の範囲内、
及び/又は
・約0~140LPM、
・約0~70LPM、
・約70~140LPM、
・約40~100LPM、若しくは
・約20~60LPM
の範囲内である。
As an example, the signature flow rate can be stepped between a first flow rate and a second flow rate, one or both of which can be within a range of approximately 0 LPM to 70 LPM. The maximum signature flow rate can be the therapeutic flow rate. The signature flow rate may be combined with (eg, added to) the therapeutic flow rate, or may form part or all of the therapeutic flow rate. That is, the therapeutic flow rate itself can be the signature flow rate. In some embodiments, signature flow rate may be related to therapeutic flow rate as a percentage. For example, the signature time-varying flow rate (adult) is
- from about 0% to about 200% of the therapeutic flux;
- about 0% to 100% of the therapeutic flux,
from about 100% to 200% of therapeutic flux, or from about 50% to 150% of therapeutic flux,
within the range of
and/or from about 0 to 140 LPM,
・Approximately 0 to 70 LPM,
・Approximately 70 to 140 LPM,
・About 40 to 100LPM, or ・About 20 to 60LPM
is within the range of

これらは限定的な流量ではなく、シグネチャ流量はマイナスであることもできるが、治療的流量と組み合わされると、プラスの合計流量が生じることにも留意されたい。 Note also that these are not limiting flows and the signature flow can be negative, but when combined with the therapeutic flow results in a positive total flow.

高流量は、患者の正常な実の吸気流を満たす若しくは超える、患者の酸素化を高める、及び/又は呼吸仕事量を低減するのに効果的であることが判明している。更に、高流量は、上気道の解剖学的死腔が高流量の入来ガスフローによってフラッシュされるように、鼻咽頭にフラッシング効果を発生させることができる。これにより、二酸化炭素、窒素等の再呼吸を最小限にしつつ、毎回の呼吸に利用可能な新鮮なガスのリザーバを作り出す。 High flow rates have been found to be effective in meeting or exceeding the patient's normal real inspiratory flow, increasing the patient's oxygenation, and/or reducing the work of breathing. Furthermore, the high flow rate can produce a flushing effect on the nasopharynx such that the anatomical dead space of the upper airway is flushed by the high flow rate of incoming gas flow. This creates a reservoir of fresh gas available for each breath while minimizing rebreathing of carbon dioxide, nitrogen, etc.

例として、例えば図1A及び図1Bを参照して、高流量呼吸装置10について説明する。一般的に、装置は、モータ/インペラ構成の形態のフロージェネレータ50、任意の加湿器52、コントローラ19、及びユーザ入出力インターフェース(例えば、ディスプレイ、及びボタン、タッチスクリーン等などの入力デバイスを含む)を内包する主ハウジング10を含む。コントローラ19は、フロージェネレータを操作して、患者に送達するためのガスのフロー(ガスフロー)を生成すること、加湿器(存在する場合)を操作して、発生したガスフローを加湿及び/又は加熱すること、装置の再構成及び/又はユーザ定義された操作のためにユーザインタフェースから使用者入力を受け取ること、及び(例えば、ディスプレイ上で)使用者に情報を出力することを含め、装置の構成要素を制御するように構成又はプログラムされる。使用者は、患者、医療関係者、又は装置の使用に関心のあるそれ以外の者であり得る。患者呼吸導管は、フローセラピー装置のハウジングのガスフロー出力に結合されており、且つマニホールド及び鼻プロングを有する鼻カニューラなどの患者インターフェース51に結合されている。患者呼吸導管は、患者に送られるガスフローを加熱するためのヒータ線5を有することができる。 By way of example, a high flow breathing apparatus 10 is described, eg, with reference to FIGS. 1A and 1B. Generally, the apparatus includes a flow generator 50 in the form of a motor/impeller arrangement, an optional humidifier 52, a controller 19, and a user input/output interface (eg, including a display and input devices such as buttons, touch screens, etc.). includes a main housing 10 enclosing a The controller 19 operates the flow generator to generate a flow of gas (gas flow) for delivery to the patient, operates the humidifier (if present) to humidify and/or humidify the generated gas flow. device, including heating, receiving user input from a user interface for reconfiguring and/or user-defined operation of the device, and outputting information to the user (e.g., on a display). Configured or programmed to control components. The user may be a patient, medical personnel, or anyone else interested in using the device. The patient breathing conduit is coupled to the gas flow output of the flow therapy device housing and to a patient interface 51, such as a manifold and a nasal cannula with nasal prongs. The patient breathing conduit may have heater wires 5 for heating the gas flow delivered to the patient.

高流量は、酸素及び/又は他のガスの送達によって、及び患者の気道からのCO2の除去によってガス交換及び/又は呼吸補助を促進するための手段として使用され得る。高流量は、医療処置前、最中、又は後に特に有用となり得る。 High flow rates can be used as a means to enhance gas exchange and/or respiratory support by delivering oxygen and/or other gases and by removing CO2 from the patient's airways. High flow rates can be particularly useful before, during, or after medical procedures.

高流量ガスフローの更なる利点は、高流量ガスフローが患者の気道内の圧力を増加させ、それにより、気道、気管、肺/肺胞、及び細気管支を開く圧支持を提供することを含み得る。これらの構造を開くと、酸素化が強化され、CO2の除去をある程度補助する。 Further benefits of high gas flow include that high gas flow increases pressure within the patient's airways, thereby providing pressure support to open the airways, trachea, lungs/alveoli, and bronchioles. obtain. Opening these structures enhances oxygenation and assists CO2 removal to some extent.

増加した圧力はまた、挿管中に喉頭などの構造が声帯の観察を妨げないようにすることができる。加湿される場合、高流量ガスフローはまた、気道の乾燥を防ぎ、粘膜線毛の損傷を軽減し、喉頭けいれんのリスク並びに鼻血、誤嚥(鼻血の結果の)、及び気道閉塞、腫脹及び出血などの気道乾燥に関連するリスクを低下させることができる。高流量ガスフローの別の利点は、フローが、気道内の手術中に生成された煙を除去できることである。例えば、煙は、レーザー及び/又は焼灼デバイスによって生成され得る。 Increased pressure can also keep structures such as the larynx from obstructing viewing of the vocal cords during intubation. When humidified, high gas flow also prevents airway drying, reduces mucociliary damage, and reduces the risk of laryngeal spasm as well as epistaxis, aspiration (as a result of nosebleeds), and airway obstruction, swelling and bleeding. It can reduce the risks associated with dry airways such as Another advantage of high gas flow is that the flow can remove smoke generated during surgery in the airways. For example, smoke may be produced by lasers and/or ablation devices.

図1Aを参照すると、本実施形態は、治療(限定はされないが、ハイフローセラピーのための高流量ガスフローなど)を提供するために、患者に呼吸装置10からガスフローが提供される任意の適切な状況で使用され得る。装置10は、装置ガスフロー11を提供する。この装置ガスフロー11は流量を有する。流量は、治療の要件に応じて、一定流量(すなわち、経時的に変化しない)の可能性がある、又は時間変化する可能性がある。これらの状況において、患者は、装置ガスフロー11の少なくとも一部を吸気し、ガスフロー13を呼出し、呼出ガスフロー13は、CO2、O2、窒素、ヘリウム等などの構成ガス成分を有する。呼出ガスフロー13はまた、セボフルランなどの麻酔薬を含んでもよい。 Referring to FIG. 1A, this embodiment can be used in any suitable manner in which gas flow is provided from respiratory apparatus 10 to a patient to provide therapy (such as, but not limited to, high flow gas flow for high flow therapy). can be used in difficult situations. Apparatus 10 provides apparatus gas flow 11 . This device gas flow 11 has a flow rate. The flow rate can be constant (ie, does not change over time) or can vary over time, depending on the requirements of the therapy. In these situations, the patient inhales at least a portion of system gas flow 11 and exhales gas flow 13, which has constituent gas components such as CO2 , O2 , nitrogen, helium, and the like. The exhalation gas flow 13 may also contain an anesthetic such as sevoflurane.

医療専門家が患者をモニタリングするときに呼出患者ガスフロー13を決定する(例えば、センサ14などによって測定される)ことは有用である。特に、医療専門家が、CO2又はO2の比率(例えば分画)などの患者の呼出ガスフロー13の構成ガス成分のパラメータを決定することは有用である。このことは、患者が治療にどのように応答しているか、患者の全般的な快適さ、及び/又は患者が医療処置を受けている場合には医療処置の次の段階がいつ開始し得るかを評価するのに役立つ。例えば、患者を前酸素化する場合、呼出ガスフロー13中のO2分画の測定は、前酸素化が達成されたかどうかの決定に役立つ。別の例として、CO2分画の測定は、患者が呼吸しているかどうかの決定に役立つ。しかしながら、装置ガスフロー11が患者に提供される場合、呼出ガスフロー13のガス成分のパラメータ(それがO2分画、CO2分画、又は他のガスパラメータであろうと)を決定することは困難な場合がある。なぜなら、呼吸装置10からの装置ガスフロー11からの漏れ(「リークガスフロー」)12が呼出ガスフロー13に追加されて、例えばセンサ14によって測定される患者からの総ガスアウトフロー(「複合ガスアウトフロー」)15が生じるからである。 It is useful for medical professionals to determine exhaled patient gas flow 13 (eg, as measured by sensor 14, etc.) when monitoring a patient. In particular, it is useful for medical professionals to determine parameters of the constituent gas constituents of the patient's exhaled gas flow 13, such as the ratios (eg, fractions) of CO2 or O2 . This may indicate how the patient is responding to therapy, the patient's overall comfort, and/or if the patient is undergoing medical treatment, when the next phase of medical treatment may begin. useful for evaluating For example, when pre-oxygenating a patient, measuring the O2 fraction in the exhaled gas flow 13 helps determine whether pre-oxygenation has been achieved. As another example, measuring the CO2 fraction helps determine whether a patient is breathing. However, when device gas flow 11 is provided to the patient, determining the parameters of the gas components of exhalation gas flow 13 (whether it is O2 fraction, CO2 fraction, or other gas parameters) is It can be difficult. Because the leak (“leak gas flow”) 12 from the device gas flow 11 from the respiratory device 10 is added to the exhalation gas flow 13 to result in the total gas outflow from the patient (“composite gas flow”) as measured by sensor 14, for example. outflow") 15 occurs.

「リークガスフロー」12は、患者によって吸入されず及び/又は患者の下気道に入らず、口及び/又は鼻を通って周囲に漏れる、装置ガスフロー11からの余剰ガスフローを含む。 "Leak gas flow" 12 includes excess gas flow from device gas flow 11 that is not inhaled by the patient and/or does not enter the patient's lower respiratory tract and leaks into the environment through the mouth and/or nose.

「複合ガスアウトフロー」は、リークガスフロー12と呼出ガスフロー13とを組み合わせたものである。したがって、呼出ガスフロー13は実際に測定されず、むしろ、リークフロー12と患者の呼出ガスフローとを組み合わせたものを含む複合ガスアウトフロー15が測定される。リークガスフロー12は、センサ14によって測定される呼出ガスフロー13のガス成分を希釈する(例えば、CO2分画を測定する場合)、又は増加する(例えば、O2分画を測定する場合)、又はより一般には、「変更する」可能性があり、得られるガス成分のパラメータに関して誤解を招くような情報を提供する。この事象は、高流量において、例えば、ハイフローセラピーを提供する場合に悪化する。そのため、呼出ガスフロー13を測定する代わりに、センサは、呼出ガスフロー13と可能であれば装置ガスフロー11の少なくとも一部分(すなわち、リークガスフロー12)を含む、複合ガスアウトフロー15のガス成分を実際に測定する。呼出ガスフロー13は実際には測定されず、むしろ、複合ガスアウトフローが測定されるため、呼出ガスフローの見かけの読み取り値は不正確である。複合ガスアウトフロー15は、他のガス、例えば周囲空気中に存在するものも含み得ることに留意されたい。 A “combined gas outflow” is a combination of the leak gas flow 12 and the breath gas flow 13 . Therefore, exhalation gas flow 13 is not actually measured, but rather a composite gas outflow 15 comprising a combination of leak flow 12 and the patient's exhalation gas flow. The leak gas flow 12 dilutes (eg when measuring the CO2 fraction) or increases (eg when measuring the O2 fraction) the gas constituents of the exhalation gas flow 13 measured by the sensor 14. or, more generally, may "change" and provide misleading information regarding the parameters of the resulting gas composition. This phenomenon is exacerbated at high flow rates, for example when providing high flow therapy. So, instead of measuring the breath gas flow 13, the sensor measures the gas components of the combined gas outflow 15, which includes the breath gas flow 13 and possibly at least a portion of the system gas flow 11 (i.e. the leak gas flow 12). is actually measured. The apparent reading of the breath gas flow is inaccurate because the breath gas flow 13 is not actually measured, but rather the composite gas outflow is measured. Note that the composite gas outflow 15 may also include other gases, such as those present in the ambient air.

呼出ガスフロー13、リークガスフロー12、及び合成された複合ガスアウトフロー15は、口、鼻、又は口及び/若しくは鼻から出ることができる。いくつかの状況が存在する。1)患者の口が開いており、呼出ガスフロー、リークガスフロー、したがって、合成された複合ガスアウトフローは、主に(完全に、を含み得る)患者の口から出る。2)患者の口が開いており、呼出ガスフロー、リークガスフロー、したがって、合成された複合ガスアウトフローは、患者の口及び鼻の両方から出る。3)患者の口が閉じており、呼出ガスフロー、リークガスフロー、したがって、合成された複合ガスアウトフローは、患者の鼻から出る。複合ガスアウトフロー15を測定する場合、これは、口から出る流れ、鼻から出る流れ、又は鼻及び口から出る流れのいずれかを測定するために配置される適切なセンサによって行われ得る。センサが口から出る流れだけ又は鼻から出る流れだけを測定する場合、センサは、全複合ガスアウトフローを測定しない可能性がある。なぜなら、いくらかは、もう一方の孔(例えば、センサがどちらを測定していないかに応じて、もう一方の鼻又は口)を出る可能性もあるからである。この場合、センサの測定値はなおも適切である、及び/又は呼出ガスフローのガスパラメータを決定するための複合ガスアウトフローの十分な測定値が得られる。 Exhalation gas flow 13, leak gas flow 12, and combined gas outflow 15 can exit the mouth, nose, or mouth and/or nose. Several situations exist. 1) The patient's mouth is open and the exhaled gas flow, leak gas flow, and thus the combined combined gas outflow, primarily (which may include completely) exit the patient's mouth. 2) The patient's mouth is open and exhaled gas flow, leak gas flow, and thus the combined combined gas outflow exit both the patient's mouth and nose. 3) The patient's mouth is closed and exhalation gas flow, leak gas flow and thus the combined combined gas outflow exits the patient's nose. When measuring the combined gas outflow 15, this can be done by suitable sensors arranged to measure either the flow out of the mouth, the flow out of the nose, or the flow out of the nose and mouth. If the sensor measures only the flow out of the mouth or only the flow out of the nose, the sensor may not measure the total combined gas outflow. This is because some may also exit the other hole (eg, the other nose or mouth, depending on which one the sensor is not measuring). In this case, the sensor measurements are still relevant and/or sufficient measurements of the combined gas outflow are obtained for determining the gas parameters of the exhalation gas flow.

一例として、図2は、患者の呼出CO2分画測定値を示す。図2は、真のCO2波形(実線)Xと測定された希釈された波形(点線)X*とを比較した例示的な二酸化炭素信号を示す。このセットアップにおいて、医療専門家に表示され得る波形の振幅及び形状の両方が装置ガスフロー11の希釈による影響を受けることが分かる。この情報は、ガス交換が起こっていることは医療専門家に示すが、波形の振幅及び形状の正確な読み取りから(例えば、患者の呼気終末CO2(呼気の終わりに患者によって放出される二酸化炭素のレベル)を知ることから)得られる医療専門家の更なる見識を否定するものである。この情報は、患者が浅く呼吸をしている可能性がある処置時の鎮静などの麻酔処置中に知ることが有用な場合がある。実際の測定された波形(事実上、複合ガスアウトフロー15の測定値である)は、点線X*で示される。しかしながら、これは誤解を招くような波形である。なぜなら、呼出ガスフロー13の実際の/真のCO2比率(この場合、分画)は、実線Xに示されるようにより高いからである。複合ガスアウトフロー15を形成するためにリークガスフロー12と呼出ガスフロー13とを足し合わせた合計中のCO2分画を実際に測定するため、測定された波形は低くなる。呼出ガスフロー中のCO2分画は、実際にはより高くなるが、リークガスフロー(CO2分画がより低い)によるガスの寄与のために、複合ガスアウトフロー中の測定されたCO2分画は希釈されている。場合によっては、希釈は、時としてCO2信号を検知することが全く困難な場合があるほど顕著な場合がある。例えば、患者が浅呼吸を有し、患者に高流量が提供される場合である。X*は、正確な測定値であるが、呼出ガスフロー13’のCO2分画Xを真に反映するものではなく、むしろ、複合ガスアウトフロー15’中のCO2分画X*の測定値であることに留意されたい。 As an example, FIG. 2 shows a patient's exhaled CO2 fraction measurements. FIG. 2 shows an exemplary carbon dioxide signal comparing the true CO2 waveform (solid line) X and the measured diluted waveform (dotted line) X * . It can be seen that in this setup both the amplitude and shape of the waveform that can be displayed to the medical professional are affected by the dilution of the system gas flow 11 . This information indicates to the medical professional that gas exchange is occurring, but from an accurate reading of the amplitude and shape of the waveform (e.g., the patient's end-tidal CO 2 (carbon dioxide released by the patient at the end of expiration)). It negates the additional insight of the health care professional that can be gained from knowing the level of This information may be useful to know during anesthetic procedures such as procedural sedation when the patient may be breathing shallowly. The actual measured waveform (which is effectively a measurement of the composite gas outflow 15) is shown by the dashed line X * . However, this is a misleading waveform. This is because the actual/true CO 2 ratio (in this case fraction) of the exhaled gas flow 13 is higher as indicated by the solid line X. The measured waveform is low because it actually measures the CO 2 fraction in the sum of leak gas flow 12 and exhale gas flow 13 added together to form composite gas outflow 15 . The CO2 fraction in the exhaled gas flow will actually be higher, but the measured CO2 Fractions are diluted. In some cases, the dilution can be so pronounced that the CO2 signal can sometimes be quite difficult to detect. For example, if the patient has shallow breathing and a high flow is provided to the patient. Although X * is an accurate measurement, it does not truly reflect the CO2 fraction X of the exhaled gas flow 13', but rather a measurement of the CO2 fraction X * in the combined gas outflow 15'. Note that the value

呼出ガスフロー13のO2分画の測定においても類似の状況が想定され得る。患者呼気のO2分画が呼吸装置によって提供されるO2分画よりも小さい場合、リークガスフロー12は、複合ガスアウトフロー15のO2分画を増加させるため、呼出ガスフロー13の実際のO2分画の誤解を招くような表示が生じる。 A similar situation can be assumed in measuring the O 2 fraction of the exhaled gas flow 13 . Leak gas flow 12 increases the O 2 fraction of combined gas outflow 15 when the O 2 fraction of patient exhalation is less than the O 2 fraction provided by the respiratory apparatus, thus increasing the actual exhalation gas flow 13 . resulting in a misleading representation of the O2 fraction of

本実施形態は、好ましくは高流量のガスを患者に提供する非密閉式呼吸装置に関する。非密閉式装置とは、ガスフローの一部が患者によって吸入されず、むしろ、周囲に「漏れる」(リークフロー12)ことを意味する。実施形態は、複合ガスアウトフロー15中のガス成分のパラメータを患者にて又は患者の近辺(「近傍」)にて測定し、パラメータの測定値にリークガスフロー12の効果を考慮に入れ、これに応じて測定値を調整し(又はそうでなければ測定値及び他の情報を使用し)、患者からの実際の呼出ガスフロー13中の所望のガス成分のパラメータを決定することによって、所望のガス成分の実際の呼出ガスフロー13パラメータを決定するための装置及び方法を提供する。装置ガスフローは、パラメータの決定を支援するためのシグネチャによって変化させることができる。複合ガスアウトフロー15は、(CO2及びO2に加えて)他のガス、例えば、周囲空気中に存在するものも含むことができることに留意されたい。本実施形態は、そのような更なるガスの存在下での仕事について説明する。 This embodiment relates to a non-sealed breathing apparatus that preferably provides a high flow rate of gas to a patient. An unsealed device means that some of the gas flow is not inhaled by the patient, but rather "leaks" into the surroundings (leak flow 12). Embodiments measure the parameters of the gas constituents in the combined gas outflow 15 at or near the patient (“near”) and take into account the effect of the leak gas flow 12 on the parameter measurements, which by adjusting the measurements (or otherwise using the measurements and other information) and determining the parameters of the desired gas constituents in the actual exhaled gas flow 13 from the patient. Apparatus and methods are provided for determining actual exhaled gas flow 13 parameters of gas constituents. Device gas flows can be varied by signatures to aid in parameter determination. Note that the combined gas outflow 15 may also include other gases (in addition to CO2 and O2 ), such as those present in ambient air. This embodiment describes work in the presence of such additional gases.

呼吸装置は、装置ガスフローを患者に提供することができるフロー源を含み得る。装置は、装置ガスフローの時間変化パラメータが経時的に変化するように、時間変化装置ガスフローを提供する。これにより、実際の呼出ガスフロー13のガスパラメータの決定を支援するために使用され得るシグネチャを提供する。考えられる例として、装置ガスフローの時間変化パラメータは、流量又はガス比率(ガス分画(例えばO2分画)及び/又はガス分圧(例えばO2分圧)など)の可能性がある。 A respiratory device may include a flow source capable of providing a flow of device gas to a patient. The device provides a time-varying device gas flow such that the time-varying parameter of the device gas flow changes over time. This provides a signature that can be used to assist in determining the gas parameters of the actual exhaled gas flow 13 . As possible examples, the time-varying parameters of the device gas flow can be flow rates or gas ratios, such as gas fractions (eg O2 fractions) and/or gas partial pressures (eg O2 partial pressures).

一実施形態では、フロー源は、時間変化流量を有する時間変化装置ガスフローを提供する。別の実施形態では、フロー源は、時間変化ガス比率(ガス分画又はガス分圧など)を有する時間変化装置ガスフローを提供する。フロー源は、患者に2つ以上の流量又は2つ以上のガス比率でガスフローを提供することができてもよい。フロー源は、患者に提供される流量を、例えば、2つ以上の流量の間で、又は2つ以上のガス比率の間で変化させる(例えば、必ずしも一定の周波数である必要はないが変動させる)ことができる。2つ以上のガス比率の間で変化させる場合、好ましくは、流量は、シグネチャ流量によって変化せず、いかなる非治療的流量変化も適用されることなく、治療的成分だけが提供される。 In one embodiment, the flow source provides a time varying device gas flow having a time varying flow rate. In another embodiment, the flow source provides a time varying device gas flow having a time varying gas ratio (such as gas fraction or gas partial pressure). The flow source may be capable of providing gas flow to the patient at two or more flow rates or two or more gas ratios. The flow source varies the flow rate provided to the patient, e.g. )be able to. When varying between two or more gas ratios, preferably the flow rate is not varied by the signature flow rate and only the therapeutic component is provided without any non-therapeutic flow rate changes being applied.

呼吸装置は、2つ以上の流量及び/又は2つ以上のガス比率における所望のガスパラメータを測定するための1つ以上のセンサと、呼出患者ガスフロー13のパラメータを決定するためのコントローラとを含み得る。目的ガス、例えばO2が患者に送達される場合、呼吸装置は、送達されるガスフロー中の目的ガスの濃度/分画又は分圧を制御するための入力を含んでもよい。入力は、マニュアル(例えば、フローメータのダイヤル)又は電子的であり得る。本明細書において、機能を実行するように構成されているコントローラに言及する場合、そのような機能を実行するように構成されている1つ以上のコントローラも意味することができ、コントローラへの言及は、使用される物理的装置の限定と考えられるべきではない。コントローラ上で方法を実行するためのプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体が提供され得る。 The breathing apparatus includes one or more sensors for measuring desired gas parameters at two or more flow rates and/or two or more gas ratios and a controller for determining exhaled patient gas flow 13 parameters. can contain. If a target gas, eg O 2 , is delivered to the patient, the respiratory apparatus may include an input to control the concentration/fraction or partial pressure of the target gas in the delivered gas flow. The input can be manual (eg, flow meter dial) or electronic. Reference herein to a controller configured to perform a function can also mean one or more controllers configured to perform such function, and reference to a controller should not be considered a limitation of the physical equipment used. A non-transitory computer-readable medium storing a program for performing the method on the controller may be provided.

一実施形態では、ガスフローは、第1及び第2のガス流量で患者に提供される、又は時間変化(例えば、変動する)流量(複数のガス流量を作り出すために連続的に又は不連続的に変化する)が提供される(少なくとも第1及び第2のガス流量を有する)。これは、シグネチャ時間変化ガス流量である。上記のように、時間変化ガスフローは、また、治療的時間変化ガス流量部分(並びに、シグネチャ時間変化ガス流量部分)を有し得る。説明のために、ここでの実施形態は、シグネチャ時間変化流量部分だけを参照して説明されるが、流量が治療的時間変化部分も有する(又は治療的部分がまた、シグネチャ時間変化部分という二重の目的を形成する)可能性を排除するものではない。その後、(目的ガスの)ガスパラメータ(すなわち、複合ガスアウトフロー15のガスパラメータ)は、第1の流量の時間及び第2の流量の時間に、(又は変化する場合、複数のガスフローの第1及び第2のガス流量の時間に)患者にて測定される。例えば式4を使用して、第1及び第2のガス流量並びに各時間に測定されたガスパラメータを使用し、呼気ガスパラメータ(すなわち、呼出ガスフロー13のガスパラメータ)を決定する。その後、このプロセスは、ある期間にわたって繰り返すことができ、決定された呼気ガスパラメータは外挿され、信号として提示され得る。実施形態においては、ガスパラメータの測定値は、コントローラがセンサから直接受け取るよりもむしろ、使用者からのユーザインタフェースでの入力を介して間接的に受け取ることができることに留意すべきである。 In one embodiment, the gas flow is provided to the patient at first and second gas flow rates or time-varying (eg, varying) flow rates (continuously or discontinuously to create multiple gas flow rates). ) is provided (having at least first and second gas flow rates). This is the signature time-varying gas flow rate. As noted above, the time varying gas flow can also have a therapeutic time varying gas flow portion (as well as a signature time varying gas flow portion). For purposes of illustration, embodiments herein are described with reference to only signature time-varying flow portions, but the flow also has a therapeutic time-varying portion (or the therapeutic portion also doubles as a signature time-varying portion). form a secondary purpose) is not excluded. Thereafter, the gas parameter (of the target gas) (i.e., the gas parameter of the composite gas outflow 15) is set at the time of the first flow rate and at the time of the second flow rate (or, if changing, the second of the multiple gas flows). 1 and 2) are measured at the patient. Using, for example, Equation 4, the first and second gas flow rates and the gas parameters measured at each time are used to determine exhalation gas parameters (ie gas parameters of exhalation gas flow 13). This process can then be repeated over a period of time and the determined exhaled gas parameters can be extrapolated and presented as a signal. It should be noted that in embodiments, the gas parameter measurements may be received indirectly by the controller via user interface input from the user, rather than directly from the sensors.

或いは、別の実施形態では、ガスフローは、第1及び第2のガス比率(例えば、装置ガスフロー11中の酸素の分画が変化され得る)、又は変化する(例えば、変動する)ガス比率(複数のガス比率を作り出すために連続的に又は不連続的に変化する)にて患者に提供される。その後、(目的ガスの)ガスパラメータは、第1のガス分画の時間及び第2のガス分画の時間に(又は変化する場合、複数のガス比率の第1及び第2のガス比率の時間に)患者にて測定される。第1及び第2のガス分画又は変化する(例えば変動する)分画が提供される(少なくとも第1のガス分画及び第2のガス分画を有する)。その後、第1の及び第2の分画におけるガスパラメータが測定され、例えば式4を使用して、各時間にて測定されたガスパラメータを使用し、呼気ガスパラメータを決定する。その後、このプロセスは、ある期間にわたって繰り返すことができ、決定された呼気ガスパラメータは外挿され、信号として提示され得る。この手法は、患者に一般的に投与されるガス(例えば酸素)に特に適している。実施形態においては、ガスパラメータの測定値は、コントローラがセンサから直接受け取るよりもむしろ、使用者からのユーザインタフェースでの入力を介して間接的に受け取ることができることに留意されたい。 Alternatively, in another embodiment, the gas flow is a first and second gas ratio (e.g., the fraction of oxygen in the device gas flow 11 may be varied) or a changing (e.g., fluctuating) gas ratio (which varies continuously or discontinuously to create multiple gas ratios) is provided to the patient. The gas parameter (of the target gas) is then set to the time of the first gas fraction and the time of the second gas fraction (or, if varying, the time of the first and second gas ratios of the multiple gas ratios). ii) is measured in the patient. First and second gas fractions or varying (eg, varying) fractions are provided (having at least a first gas fraction and a second gas fraction). The gas parameters in the first and second fractions are then measured, and the measured gas parameters at each time are used to determine exhaled gas parameters, eg, using Equation 4. This process can then be repeated over a period of time and the determined exhaled gas parameters can be extrapolated and presented as a signal. This approach is particularly suitable for gases commonly administered to patients (eg oxygen). Note that in embodiments, the gas parameter measurements may be received indirectly by the controller via user interface input from the user, rather than directly from the sensors.

或いは、別の実施形態では、ガスフローは、第1及び第2のガス比率(例えば、装置ガスフロー11中の酸素分圧は変化され得る)にて患者に提供される。その後、ガスパラメータは、第1のガス分圧の時間及び第2のガス分圧の時間に患者にて測定される。第1及び第2のガス分圧又は変化する(例えば変動する)分圧が提供される(少なくとも第1及び第2のガス分圧を有する)。その後、第1及び第2の分圧における(目的ガスの)ガスパラメータが測定され、例えば式4を使用して、各時間にて測定されたガスパラメータを使用し、呼気ガスパラメータを決定する。その後、このプロセスは、ある期間にわたって繰り返すことができ、決定された呼気ガスパラメータは外挿され、信号として提示され得る。この手法は、患者に一般的に投与されるガス(例えば酸素)に特に適している。実施形態においては、ガスパラメータの測定値をコントローラがセンサから直接受け取るよりもむしろ、使用者からのユーザインタフェースでの入力を介して間接的に受け取ることができることに留意すべきである。 Alternatively, in another embodiment, gas flows are provided to the patient at first and second gas ratios (eg, oxygen partial pressure in system gas flow 11 may be varied). Gas parameters are then measured in the patient at the first gas partial pressure and at the second gas partial pressure. First and second gas partial pressures or varying (eg, varying) partial pressures are provided (having at least first and second gas partial pressures). The gas parameters (of the target gas) at the first and second partial pressures are then measured, and the measured gas parameters at each time are used to determine exhaled gas parameters, eg, using Equation 4. This process can then be repeated over a period of time and the determined exhaled gas parameters can be extrapolated and presented as a signal. This approach is particularly suitable for gases commonly administered to patients (eg oxygen). It should be noted that in embodiments, rather than the controller receiving gas parameter measurements directly from the sensors, the controller may receive the measurements indirectly via user interface input from the user.

「~の時間に」は、時間的に正確である必要はなく、「ほぼ~の時間」を意味することができ、わずかな時間の差によって測定値の有効性は変わらないことに留意されたい。また、装置がガスフローの流量又はガス比率(例えば、ガス分画又はガス分圧)を変化させる場合、ガスフローが(装置、導管、及び患者インターフェース内を)移動しなければならない距離のために、ブリージング装置10における流量/ガス比率の変化と、新たな流量/ガス比率の患者への到達との間に遅れが存在する可能性があることに留意されたい。また、患者にて(目的ガスの)ガスパラメータを測定するためにサンプリングラインが使用される場合、サンプルがサンプリングラインに入るのにかかる時間のために、遅れが存在する可能性がある。このため、「第1及び第2の流量の時間に」「第1及び第2のガス分画の時間に」、「第1又は第2の分圧の時間に」又は同様のことに言及する場合、これは、第1及び第2の流量のガスフローが患者に到達する時間を意味する(必要に応じてサンプリングラインを含む)。ガス流路内の流量/ガス比率の変化の遅れが顕著でない場合、ガスパラメータは、患者にて流量/ガス比率の変化とほぼ同時に測定される。しかしながら、ガス路内を伝播する流量/ガス比率の変化の遅れが存在する場合、患者における測定は、新しい流量/ガス比率が患者に到達するための時間を考慮に入れるために、ブリージング装置10において流量/ガス比率の変化が起こった後いくらか時間が経ってから(すなわち遅れの後に)行われる可能性がある。この遅れは、実験、モデル化、測定、計算等などによる任意の適切な手法で確認及び/又は実装され得る。本明細書において、「~の時間に」に言及する場合、患者に到達する流量/ガス比率の変化の遅れのために、流量/ガス比率の変化が患者に到達する時間、及び/又は装置における流量/ガス比率の変化後の任意の時間を含むものと、概念上、解釈されるべきである。この注釈は、本明細書中のあらゆる実施形態に適用される。 Note that "at" does not have to be temporally precise, it can mean "approximately", and small time differences do not change the validity of the measurement. . Also, if the device changes the gas flow rate or gas ratio (e.g., gas fraction or gas partial pressure), due to the distance the gas flow must travel (within the device, conduit, and patient interface) , there may be a delay between the change in the flow/gas ratio in the breathing device 10 and the arrival of the new flow/gas ratio to the patient. Also, when sampling lines are used to measure gas parameters (of the target gas) at the patient, there may be a delay due to the time it takes for the sample to enter the sampling line. For this reason, we refer to "at the time of the first and second flow rates", "at the time of the first and second gas fractions", "at the time of the first or second partial pressure" or the like. In this case, it means the time at which the gas flows of the first and second flow rates reach the patient (including sampling lines, if necessary). If the delay of the flow/gas ratio change in the gas flow path is not significant, the gas parameter is measured at approximately the same time as the flow/gas ratio change in the patient. However, if there is a delay in the flow/gas ratio change propagating in the gas path, the measurement at the patient will be at the breathing device 10 to take into account the time for the new flow/gas ratio to reach the patient. It may occur some time after the flow/gas ratio change has occurred (ie, after a delay). This delay may be ascertained and/or implemented in any suitable manner, such as by experimentation, modeling, measurement, calculation, or the like. As used herein, when referring to "at a time of" the time at which the change in flow/gas ratio reaches the patient due to the delay in the change in flow/gas ratio reaching the patient and/or at the device Conceptually, it should be interpreted as including any time after a change in flow/gas ratio. This remark applies to all embodiments herein.

目的ガスがCO2である場合、本発明は、吐き出されたCO2をモニタリングするために、及び/又は患者に高流量のガスが提供されている場合には呼気終末CO2を決定するために使用され得る。現在、表示されているトレースのCO2は、希釈された測定値を示す。目的ガスがO2である場合、本実施形態は、吐き出されたO2をモニタリングすることができる、及び/又は吐き出されたO2の分画(FE2)を決定することができる。O2の測定は、例えば、患者が、麻酔による無呼吸(すなわち、麻酔薬によって誘発される無呼吸)の前に自身のO2レベルを高めるために前酸素化される全身麻酔処置の前酸素化期の最中、又は処置時の鎮静中、鎮静薬が投与される前の前酸素化期の最中、及び患者が鎮静状態にされ、浅く呼吸をすることができる鎮静期の最中に有用である。前酸素化期の最中、装置ガスフロー11からのO2は患者によって取り込まれ、呼出ガス中のFE2は、前酸素化期の開始から前酸素化期の終了まで上昇する。FE2は、特に、患者の動脈血ガス測定値を得ることが不可能な及び/又は現実的でない状況において、患者の血液中のO2レベルに関する有用な情報を医療専門家に提供することができる。患者のO2レベルは、前酸素化期の最中に、好ましくは上昇する。 When the target gas is CO2 , the present invention is useful for monitoring exhaled CO2 and/or for determining end-tidal CO2 if the patient is provided with a high flow of gas. can be used. The CO2 of the currently displayed trace shows the diluted measurement. If the target gas is O 2 , the present embodiments can monitor exhaled O 2 and/or determine the fraction of exhaled O 2 (F E O 2 ). Measurement of O2 may be used, for example, in preoxygenation of general anesthesia procedures in which the patient is preoxygenated to increase their O2 levels prior to anesthesia-induced apnea (i.e., anesthetic-induced apnea). or during procedural sedation, during the pre-oxygenation phase before sedatives are administered, and during the sedation phase when the patient is sedated and can breathe shallowly. Useful. During the pre-oxygenation phase, O2 from the system gas flow 11 is taken up by the patient and FEO2 in the exhaled gas rises from the beginning of the pre-oxygenation phase to the end of the pre-oxygenation phase. FEO2 provides medical professionals with useful information regarding O2 levels in a patient's blood , especially in situations where it is impossible and/or impractical to obtain a patient's arterial blood gas measurements. can be done. The patient's O2 level preferably rises during the pre-oxygenation phase.

記載されている実施形態は、患者が呼吸補助を受けている間に、任意の呼気終末又は呼出ガス分画を知っていることが有用となる可能性のある任意の他の状況に適用され得る。本発明は、麻酔処置(すなわち手術室)、ICU、病棟、救急部門などにおいて使用され得る。 The described embodiments may be applied to any other situation where it may be useful to know any end-tidal or exhaled gas fraction while the patient is receiving respiratory support. . The present invention can be used in anesthesia procedures (ie, operating rooms), ICUs, hospital wards, emergency departments, and the like.

2.一般的な実施形態-変化する装置ガスフロー流量
図3Aの図及びグラフ並びに図5の流れ図を参照して、一実施形態を説明する。一般的に、ガスパラメータの決定は、装置ガスフロー11’の流量を(経時的に)既知の手法で変化させることによって達成され、その時間変化流量の知識及び複合ガスアウトフロー15’から得られる情報を使用して、実際の呼出ガスフロー13’中の所望のガス成分のパラメータを決定する。説明のために変化しない装置ガスフローに対して使用していた、前に使用していた参照番号11と区別するために、参照番号11’が、変化する装置ガスフローに対して使用される。同様に、装置ガスフローが変化する場合、装置ガスフローが変化しない同じパラメータに対して使用していた参照番号11、12、13、15の代わりに、リークガスフロー12’、呼出ガスフロー13’、及び複合アウトフロー15’の参照番号が使用される。
2. General Embodiment—Varying Device Gas Flow Rates One embodiment is described with reference to the diagrams and graphs of FIG. 3A and the flow diagram of FIG. In general, determination of gas parameters is accomplished by varying the flow rate of system gas flow 11' (over time) in a known manner and is derived from knowledge of that time-varying flow rate and composite gas outflow 15'. The information is used to determine the parameters of the desired gas constituents in the actual breathing gas flow 13'. The reference number 11' is used for the changing system gas flow to distinguish it from the previously used reference number 11, which was used for the unchanged system gas flow for illustration purposes. Similarly, if the system gas flow changes, the leak gas flow 12', the breath gas flow 13', instead of the reference numerals 11, 12, 13, 15 used for the same parameters where the system gas flow does not change. , and composite outflow 15' reference numbers are used.

図3Aに示されるように、時間変化装置ガスフロー11’が呼吸装置10によって患者に提供される。時間変化流量を有するこの装置ガスフローは、ここでは、少なくとも2つの流量成分を含む。第1は、治療によって必要とされるものによる治療的流量成分31である。第2は、経時的に変化し、治療的流量を、治療によって必要とされるものを超える及び上回る(治療に必要とされる可能性のあるフローの任意の時間変化を含む)が、装置ガスフローによって提供される治療の有効性に影響を及ぼさないように修正/調整するシグネチャ(時間変化)流量成分32である。2つの成分31、32は合計され、全体的な時間変化装置ガスフロー11’が提供される。1つの代替において、装置ガスフローは、時として、変化する流量がゼロになるように構成され得る。修正された時間変化ガスフローは、シグネチャが呼吸補助に及ぼす可能性のあるあらゆる影響を低減するために、全ての時間に、又は任意に患者の呼気中にだけ提供され得る。あらゆる制御がコントローラ又は任意の他の適切な装置に実装され得る。これは、時間変化流量の成分の説明であるが、時間変化流量がどのように達成されるかの説明では必ずしもないことに留意されたい。それは、本出願人の公報、国際公開第2015033288号又は米国特許出願公開第2016/0193438号明細書、国際公開第2016157106号又は米国特許出願公開第2018/0104426号明細書、国際公開第2017187390号又は米国特許出願公開第16/096660号明細書に記載されているような多くの手法で達成され得る。これらの全内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。 As shown in FIG. 3A, a time-varying device gas flow 11' is provided to the patient by respiratory device 10. As shown in FIG. This device gas flow with time-varying flow now includes at least two flow components. The first is the therapeutic flow component 31 due to what is needed by therapy. The second is time-varying, taking the therapeutic flow above and above that required by therapy (including any time variations in flow that may be required for therapy), but the device gas A signature (time-varying) flow component 32 that modifies/adjusts so as not to affect the effectiveness of the therapy provided by the flow. The two components 31, 32 are summed to provide the overall time varying device gas flow 11'. In one alternative, the device gas flow can be configured such that the variable flow rate is zero at times. The modified time-varying gas flow may be provided at all times, or optionally only during patient exhalation, to reduce any possible impact of the signature on respiratory assistance. Any control may be implemented in a controller or any other suitable device. Note that this is a description of the components of the time-varying flow rate, but not necessarily how the time-varying flow rate is achieved. It can be found in Applicant's publications, WO2015033288 or US2016/0193438, WO2016157106 or US2018/0104426, WO2017187390 or It can be accomplished in a number of ways, such as those described in US Patent Application Publication No. 16/096660. The entire contents of these are incorporated herein by reference.

上述のように、治療的流量は一定流量の可能性があるが、それ自体が時間変化流量成分を有することもできる(すなわち、シグネチャフローに加えて、1つ以上の時間変化流量成分を有する変化するガス流量)。例えば、図3Bに示されるように、治療的流量31’それ自体は、一定(例えばバイアス/ベース)成分31A’及び時間変化成分31B’を含む複数の成分を含み、これらは、合計されて時間変化成分になる(以下、本明細書において、変化する流量への言及は、明記されていなくても、文脈が許す限り、時間変化を意味する)。次いで、これは、シグネチャ流量に追加され(すなわち、時間変化治療的流量31’は、シグネチャ流量32によって修正/調整される)、装置ガスフローを作り出すことができる。 As noted above, therapeutic flow can be a constant flow, but it can itself also have a time-varying flow component (i.e., a variable flow with one or more time-varying flow components in addition to the signature flow). gas flow). For example, as shown in FIG. 3B, the therapeutic flow rate 31' itself includes multiple components, including a constant (eg, bias/base) component 31A' and a time-varying component 31B', which are summed together over time. become a variable component (hereafter, references to variable flow rates mean time-varying, even if not explicitly stated, where the context permits). This can then be added to the signature flow rate (i.e. the time-varying therapeutic flow rate 31' is modified/adjusted by the signature flow rate 32) to create the device gas flow.

図3Cは、時間変化流量成分を有する治療的流量31’’の更に別の例である(今回は矩形波である)。同じく示されるのは、時間変化装置ガスフロー11*につながる矩形波シグネチャ流量32’’である。 FIG. 3C is yet another example of a therapeutic flow rate 31'' having a time-varying flow component (this time a square wave). Also shown is the square wave signature flow rate 32'' leading to the time varying device gas flow 11 * .

シグネチャ流量は、例えば、単に、第1の流量から第2のガス流量に経時的に変化する流量を有する可能性があるが、代替的に、周期的(規則的又は不規則)、非周期的、ランダム、非繰り返し等にせよ、変動する流量又は任意の他の時間変化流量などの、あらゆる種類の経時的に変化する流量を有することができる。規則的な周期的変化がある必要はない(例えば、一定周波数の変動は必要なく、事実、変化する周波数であり得る)。また、振幅が固定されている必要はない。例えば、シグネチャ流量は、図3Aに示されるような矩形波の形態であってもよい。シグネチャ流量は、また、ステップ関数、のこぎり歯、正弦波、又はより複雑なランダムの繰り返し若しくは非繰り返し関数、又は少なくとも2つの異なる流量の間で経時的に変化する任意の他のオプションであり得る。或いは、様々な大きさ及び周波数を有する正弦波などの1つ以上の波の組み合わせであり得る。 A signature flow rate may, for example, simply comprise a flow rate that changes over time from a first flow rate to a second gas flow rate, but alternatively may be periodic (regular or irregular), non-periodic , random, non-repeating, etc., fluctuating flow rate or any other time varying flow rate. There need not be regular periodic changes (eg, constant frequency variations need not be, in fact it can be a varying frequency). Also, the amplitude need not be fixed. For example, the signature flow rate may be in the form of a square wave as shown in FIG. 3A. The signature flow rate can also be a step function, sawtooth, sinusoidal, or more complex random repeating or non-repeating function, or any other option that varies over time between at least two different flow rates. Alternatively, it can be a combination of one or more waves, such as sinusoidal waves with varying magnitudes and frequencies.

シグネチャ流量成分は、治療的流量成分に加えられ(修正/調整)、変化する装置ガス流量11’が提供される。したがって、変化する流量は、経時的に少なくとも1度変化する任意の流量を意味する。装置ガスフロー11’の流量は変化し、治療的流量(一定であってもよい、又はそれ自体が変化する可能性があり、したがって、それ自体が様々な流量成分を含む)及び、治療的ガス流量の治療的流量を変化させるための追加の成分を提供するシグネチャ流量を含む。好ましくは、シグネチャ流量の周波数(繰り返す場合)又はシグネチャ流量が変化する期間(繰り返さない場合)は、患者の呼吸の周波数よりも高い、及び/又は治療的流量成分の任意のバリエーションの周波数よりも高い。これは、同じく必須ではないが、これは、時間変化シグネチャ流量成分の成分の説明であり、時間変化流量成分がどのように達成されるかの説明では必ずしもない。上記の特性を備える時間変化流量を得るためにガス源を変化させるための任意の適切な装置が実装され得る。例えば、時間変化流量は、本出願人の公報、国際公開第2015033288号又は米国特許出願公開第2016/0193438号明細書(例えば、図56~図57)、国際公開第2016157106号又は米国特許出願公開第2018/0104426号明細書、国際公開第2017187390号又は米国特許出願公開第16/096660号明細書に記載されているような多くの手法で達成され得る。これらの全内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。特定の非限定的な例は、制御可能な弁及び/又は速度制御可能なモータ/インペラ構成であり得る。 The signature flow component is added (modified/adjusted) to the therapeutic flow component to provide a varying device gas flow rate 11'. Thus, a varying flow rate means any flow rate that changes at least once over time. The flow rate of the device gas flow 11' varies, the therapeutic flow rate (which may be constant or may itself vary, thus itself comprising various flow components) and the therapeutic gas Includes a signature flow rate that provides an additional component for varying the therapeutic flow rate of flow. Preferably, the frequency of the signature flow (if repeating) or the period of time over which the signature flow changes (if non-repeating) is higher than the frequency of patient respiration and/or higher than the frequency of any variation in the therapeutic flow component. . While this is also not required, this is a description of the components of the time-varying signature flow component and not necessarily how the time-varying flow component is achieved. Any suitable device for varying the gas source to obtain a time varying flow rate with the above characteristics may be implemented. For example, the time-varying flow rate can be determined in Applicant's publications, WO2015033288 or US2016/0193438 (e.g., FIGS. 56-57), WO2016157106 or US2016/0193438. It can be achieved in a number of ways, such as those described in WO2018/0104426, WO2017187390 or US Patent Application Publication No. 16/096660. The entire contents of these are incorporated herein by reference. Specific non-limiting examples may be controllable valves and/or speed controllable motor/impeller configurations.

一例として、図3Aは、治療目的で生成されたガス流量31と時間変化(シグネチャ)成分32とを含む装置ガスフロー11’の変化する流量を示す。時間変化シグネチャ成分は矩形波関数であり、規則的に繰り返す周期的に変化する流量を提供する。リークガス流量12’が患者の呼出ガスフロー13’に加えられると、これにより、シグネチャ流量32を成分として有する複合ガスアウトフロー(総フロー)15’が作成される。例えば、図3Aの項目32を参照。複合ガスアウトフロー中のガスパラメータを測定する場合(図3Aの下部のCO2分画の測定の例を参照)、装置ガスフロー11’の時間変化流量32は複合ガスアウトフロー15’中のガスパラメータに影響を及ぼし、ガスパラメータの測定値において明らかになる。 As an example, FIG. 3A shows a varying flow rate of a device gas flow 11 ′ that includes a therapeutically generated gas flow rate 31 and a time-varying (signature) component 32 . The time-varying signature component is a square wave function that provides a regularly repeating, periodically varying flow rate. When the leak gas flow rate 12' is added to the patient's exhaled gas flow rate 13', this creates a composite gas outflow (total flow) 15' having the signature flow rate 32 as a component. See, for example, item 32 in FIG. 3A. When measuring a gas parameter in the combined gas outflow (see example of measurement of the CO2 fraction at the bottom of FIG. 3A), the time-varying flow rate 32 of the device gas flow 11' is the gas in the combined gas outflow 15'. parameters and become apparent in the measured values of the gas parameters.

ガスアウトフローパラメータの複合ガスアウトフロー15’のガス成分のパラメータの経時的な測定値と組み合わされた装置ガスフロー11’の流量は、
a)装置ガスフローが呼出装置ガスフロー13’のパラメータに及ぼす影響を決定するために、及び/又は
b)実際の呼出患者ガスフロー13’のガスパラメータを決定するために
利用され得る。
Composite of gas outflow parameters The flow rate of the device gas flow 11' combined with the measured values of the parameters of the gas components of the gas outflow 15' over time is:
It can be used to determine a) the effect of system gas flow on parameters of the puffer gas flow 13' and/or b) to determine gas parameters of the actual puff patient gas flow 13'.

このa)及び/又はb)の決定は、呼出フローのガスフローパラメータを得るために複合ガスアウトフロー15’をフィルタリングする、内挿する、又は外挿すること、複合ガスアウトフロー15’からガスフローパラメータをモデル化すること、複合ガスアウトフローからガスフローパラメータを計算する又は他の手法で決定することなどの任意の適切な手段によって達成される。装置ガスフロー流量11’を変化させるためにシグネチャ流量32を提供すると、複合ガスアウトフロー15’中のガス分画(又は測定される他のパラメータ)が変化し、ガス分画の変化の影響を、基底呼気ガス信号(呼出ガスフロー13)から適切な手法で直接的又は間接的に取り除くことを可能にする。ガス分画の変化は、希釈又はガスの増加した分画であり得る。内挿は、1つの例として、呼気ガスの波形及び値を回復するために使用され得る。別の例として、2つの時点における患者ガスフロー流量の測定値及び同じ2つの時点における複合ガスアウトフロー中のガス成分のパラメータは、呼出フロー中のガス成分のパラメータを決定するために使用され得る。一例として、呼出ガスフロー中のCO2の比率(例えば分画)は、2つの時間における装置ガスフロー(流量)、及び同じ時間における複合ガスアウトフロー中のCO2比率(例えば分画)を測定する/知ることによって決定され得る。これは、他の時間に、装置ガスフロー流量が経時的に変化する際に、繰り返し実行され得る。他の例も可能である。別の例として、示されるように、図3Aでは、実際のガスフローパラメータが測定値から外挿され得る。1つの代替において、装置ガスフロー流量は、時として、変化する流量がゼロになるように構成され得る。このことは決定をより容易にする。 This determination of a) and/or b) consists of filtering, interpolating or extrapolating the composite gas outflow 15' to obtain the gas flow parameters of the call flow, the gas flow from the composite gas outflow 15'. By any suitable means such as modeling the flow parameters, calculating or otherwise determining the gas flow parameters from the composite gas outflow. Providing a signature flow rate 32 to vary the system gas flow rate 11' changes the gas fraction (or other parameter measured) in the composite gas outflow 15', and the effect of the change in the gas fraction is shown. , allows to be removed directly or indirectly from the base expiratory gas signal (expiratory gas flow 13) in an appropriate manner. The change in gas fraction can be dilution or an increased fraction of gas. Interpolation can be used, as one example, to recover waveforms and values of exhaled gases. As another example, measurements of patient gas flow rate at two points in time and parameters of gas constituents in the composite gas outflow at the same two points in time can be used to determine parameters of gas constituents in exhalation flow. . As an example, the CO2 ratio (e.g. fraction) in the exhalation gas flow measures the device gas flow (flow rate) at two times and the CO2 ratio (e.g. fraction) in the combined gas outflow at the same time. can be determined by doing/knowing. This can be done repeatedly at other times as the system gas flow rates change over time. Other examples are possible. As another example, as shown in FIG. 3A, actual gas flow parameters can be extrapolated from measurements. In one alternative, the device gas flow rate can be configured such that the varying rate is zero at times. This makes decisions easier.

上記のようなガスパラメータの決定を達成するための装置及び方法を、図4及び図5を参照して説明する。この装置は、本明細書に記載される他の実施形態に対しても使用され得る。 Apparatus and methods for accomplishing such determination of gas parameters are described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. This device may also be used for other embodiments described herein.

図4は、患者にフローセラピー又は他の治療を提供するための呼吸装置10を示す。装置は、時間変化装置ガスフロー11’を送達し、呼出ガスフロー13’の所望のガス成分のパラメータを決定するように構成されている。装置10は、一体型の又は別個の構成要素に基づく構成であり得、図4の点線のボックス内に全体として示される。いくつかの構成において、装置は、構成要素のモジュール式構成であり得る。したがって、装置は、「システム」と呼ばれ得るが、用語は、限定されることなく、互換的に使用され得る。以後、これは装置と呼ばれるが、これは、限定と考えられるべきではない。装置は、呼吸困難の患者を治療し、睡眠時無呼吸の患者を治療する一方で、麻酔処置中の前酸素化、麻酔処置、ハイフローセラピー、換気中を含む任意の適切な目的のために、又は患者呼吸の性状のモニタリングが必要とされるそれ以外で使用されてもよい。 FIG. 4 shows a respiratory apparatus 10 for providing flow therapy or other treatment to a patient. The device is configured to deliver the time-varying device gas flow 11' and to determine the parameters of the desired gas composition of the exhalation gas flow 13'. The device 10 may be of an integrated or separate component based construction and is generally shown within the dashed box in FIG. In some configurations, the device may be a modular configuration of components. Accordingly, the device may be referred to as a "system," but the terms may be used interchangeably without limitation. Henceforth this will be referred to as a device, but this should not be considered limiting. The device treats patients with dyspnea and treats patients with sleep apnea, while for any suitable purpose, including pre-oxygenation during anesthesia procedures, anesthesia procedures, high flow therapy, ventilation. or otherwise where monitoring of patient respiratory quality is required.

装置は、酸素、又は酸素と1つ以上の他のガスとの混合物などの高流量ガス31を提供するためのフロー源50を含む。或いは、装置は、フロー源に結合するための接続部を有し得る。したがって、フロー源は、状況に応じて、装置の一部を形成する、又は装置と別個のものと考えられる可能性がある、又は更には、フロー源の一部は装置の一部を形成し、フロー源の一部は装置の外にある。 The apparatus includes a flow source 50 for providing a high flow gas 31 such as oxygen or a mixture of oxygen and one or more other gases. Alternatively, the device may have connections for coupling to a flow source. Thus, the flow source may form part of the device, or be considered separate from the device, or even part of the flow source may form part of the device, depending on the circumstances. , part of the flow source is outside the device.

フロー源は、酸素の壁内供給部、酸素50Aのタンク、他のガスのタンク、及び/又は送風機/フロージェネレータ50Bを有するハイフローセラピー装置であり得る。図4は、フロージェネレータ50B、任意の空気入口50C、並びに遮断弁及び/又はレギュレータ及び/又は他のガスフローコントロール50Dを介したO2源(タンク又はO2発生器など)50Aへの任意の接続部を有するフロー源50を示すが、これは単なる1つのオプションである。ここからの説明は、いずれの実施形態も参照することができる。フロー源は、記載したように、フロージェネレータ、O2源、空気源のうちの1つ又は組み合わせであり得る。フロー源50は、装置10の一部として示されるが、外部酸素タンク又は壁内源の場合、別個の構成要素と考えられてもよく、この場合、装置は、そのようなフロー源に接続するための接続ポートを有する。フロー源は、送達導管及び患者インターフェース51を介して患者に送達され得る(好ましくは高)流量のガスを提供する。最終使用に応じて、患者インターフェース51は、鼻インターフェース(カニューラ)などの密閉されない(「非密閉式」とも称される)インターフェース(例えば、ハイフローセラピーで使用される場合)、又はネーザルマスク、フルフェイスマスク、若しくは鼻ピローなどの密閉されたインターフェース(例えば、CPAPで使用される場合)であってもよい。時間変化流量実施形態は、非密閉式患者インターフェースとともに使用され得る。時間変化流量ガスフローは、患者の外部の空洞に送られず又はこれを通過せず、例えば、好ましくは、非密閉式鼻カニューラを通過する。外部空洞は、時間変化流量シグネチャを減衰させる可能性のある低域フィルタを導入する可能性がある。時間変化分画実施形態は、密閉された患者インターフェースでも使用することができる。患者インターフェース51は、好ましくは、例えば、気圧外傷(例えば、大気に対する圧力差による肺又は呼吸器の他の臓器への組織損傷)の防止に役立つ非密閉式患者インターフェースである。患者インターフェースは、マニホールド及び鼻プロングを有する鼻インターフェース(カニューラ)、及び/又はフェイスマスク、及び/又は鼻ピローマスク、及び/又はネーザルマスク、及び/又は気管切開インターフェース、又は任意の他の好適な種類の患者インターフェースであってもよい。フロー源は、例えば、約0.5リットル/分~約375リットル/分、又はその範囲内の任意の範囲、又は更には、上限又は下限を含む範囲の治療的ガス流量を提供し得る。 The flow source can be an in-wall supply of oxygen, a tank of oxygen 50A, a tank of other gases, and/or a high flow therapy device with a blower/flow generator 50B. FIG. 4 shows flow generator 50B, optional air inlet 50C, and optional O2 source (such as tank or O2 generator) 50A via isolation valve and/or regulator and/or other gas flow control 50D. Although a flow source 50 with connections is shown, this is only one option. The description from here on can refer to either embodiment. The flow source can be one or a combination of a flow generator, an O2 source, an air source, as noted. The flow source 50 is shown as part of the device 10, but may be considered a separate component in the case of an external oxygen tank or in-wall source, in which case the device connects to such flow source. has a connection port for The flow source provides a (preferably high) flow rate of gas that can be delivered to the patient via the delivery conduit and patient interface 51 . Depending on the end use, the patient interface 51 may be a non-sealing (also referred to as "non-sealing") interface such as a nasal interface (cannula) (e.g. when used in high flow therapy) or a nasal mask, a full face mask. , or a sealed interface such as a nasal pillow (eg, when used with CPAP). Time-varying flow rate embodiments may be used with non-hermetic patient interfaces. The time-varying flow gas flow is not directed to or through an external cavity of the patient, eg, preferably through a non-sealing nasal cannula. The external cavity can introduce a low pass filter that can attenuate the time-varying flow signature. Time-varying fractionation embodiments can also be used with sealed patient interfaces. Patient interface 51 is preferably a non-sealing patient interface that, for example, helps prevent barotrauma (eg, tissue damage to the lungs or other organs of the respiratory tract due to pressure differences with respect to the atmosphere). The patient interface may be a nasal interface (cannula) having a manifold and nasal prongs, and/or a face mask, and/or a nasal pillow mask, and/or a nasal mask, and/or a tracheostomy interface, or any other suitable type. It may be a patient interface. The flow source may provide a therapeutic gas flow rate, for example, from about 0.5 liters/minute to about 375 liters/minute, or any range therein, or even a range including the upper or lower limits.

時間変化装置ガスフローは、治療的時間変化(例えば、変動)流量を有してもよく、コントローラは、ガスフローモジュレータを制御して、約375リットル/分~約0リットル/分、若しくは好ましくは、約240リットル/分~約7.5リットル/分、若しくはより好ましくは、約120リットル/分~約15リットル/分の変動流量を有する治療的時間変化装置ガスフロー、並びに/又は約0.1Hz~約200Hz、好ましくは約0.1Hz~約6Hz、より好ましくは約0.5Hz~約4Hz、より好ましくは0.6Hz~3Hzの1つ以上の周波数を有する変動流量を提供する。ガスフローモジュレータは、フロー源(前述のようなフロージェネレータ、O2源、周囲空気などであり得る)、及び/又はガスフローガスフローのパラメータ(例えば、流量、ガス比率)を調整する若しくは他の手法で変化させるための弁若しくは他のデバイスの可能性がある。 The time-varying device gas flow may have a therapeutic time-varying (eg, fluctuating) flow rate, and the controller controls the gas flow modulator to provide from about 375 liters/minute to about 0 liters/minute, or preferably , from about 240 liters/minute to about 7.5 liters/minute, or more preferably from about 120 liters/minute to about 15 liters/minute; A variable flow rate is provided having one or more frequencies from 1 Hz to about 200 Hz, preferably from about 0.1 Hz to about 6 Hz, more preferably from about 0.5 Hz to about 4 Hz, more preferably from 0.6 Hz to 3 Hz. A gas flow modulator modulates a flow source (which can be a flow generator as described above, an O2 source, ambient air, etc.) and/or a gas flow parameter (e.g., flow rate, gas ratio) or otherwise. There is the possibility of a valve or other device for varying the .

変動流量は、治療的流量成分を含んでもよく、治療的流量は、約375リットル/分~約0リットル/分、又は約150リットル/分~約0リットル/分、又は好ましくは約120リットル/分~約15リットル/分、又はより好ましくは約90リットル/分~約30リットル/分である。 The variable flow rate may include a therapeutic flow component, wherein the therapeutic flow rate is from about 375 liters/minute to about 0 liters/minute, or from about 150 liters/minute to about 0 liters/minute, or preferably about 120 liters/minute. minutes to about 15 liters/minute, or more preferably from about 90 liters/minute to about 30 liters/minute.

変動流量は、治療的ガスフロー成分を含んでもよく、治療的ガスフローの一定(例えば、バイアス/ベース)流量成分は、約0.5リットル/分~約25リットル/分である。 The variable flow rate may include a therapeutic gas flow component, and the constant (eg, bias/base) flow component of the therapeutic gas flow is between about 0.5 liters/minute and about 25 liters/minute.

変動流量は、治療的流量成分を含んでもよく、治療的流量は、約0.2リットル/分/患者キログラム~約2.5リットル/分/患者キログラム、好ましくは約0.25リットル/分/患者キログラム~約1.75リットル/分/患者キログラム、より好ましくは約0.3リットル/分/患者キログラム~約1.25リットル/分又は約1.5リットル/分/患者キログラム、より好ましくは約0.4リットル/分/患者キログラム~約0.8リットル/分/患者キログラムである。 The variable flow rate may include a therapeutic flow component, wherein the therapeutic flow rate is from about 0.2 liters/minute/kilogram patient to about 2.5 liters/minute/kilogram patient, preferably about 0.25 liters/minute/kilogram patient. Patient-kilogram to about 1.75 liters/minute/patient-kilogram, more preferably about 0.3 liters/minute/patient-kilogram to about 1.25 liters/minute or about 1.5 liters/minute/patient-kilogram, more preferably From about 0.4 liters/minute/kilogram patient to about 0.8 liters/minute/kilogram patient.

時間変化(例えば変動)ガスフローの1つ以上の成分は、約0.3Hz~約4Hzの1つ以上の周波数を有してもよい。 One or more components of the time-varying (eg, fluctuating) gas flow may have one or more frequencies from about 0.3 Hz to about 4 Hz.

変動流量は、少なくとも1つの時間変化流量成分を含んでもよく、各変動流量は、約0.05リットル/分/患者キログラム~2リットル/分/患者キログラム、好ましくは約0.05リットル/分/患者キログラム~約0.5リットル/分/患者キログラム、好ましくは約0.12リットル/分/患者キログラム~約0.4リットル/分/患者キログラム、より好ましくは約0.12リットル/分/患者キログラム~約0.35リットル/分/患者キログラムである。或いは、変動流量は、少なくとも1つの時間変化流量成分を含んでもよく、各変動流量は、0.05リットル/分/患者キログラム~2リットル/分/患者キログラムの範囲、好ましくは0.1リットル/分/患者キログラム~1リットル/分/患者キログラムの範囲、より好ましくは0.2リットル/分/患者キログラム~0.8リットル/分/患者キログラムの範囲である。 The variable flow rate may comprise at least one time-varying flow rate component, each variable flow rate being between about 0.05 liters/minute/kilogram patient and 2 liters/minute/kilogram patient, preferably about 0.05 liter/minute/kilogram patient. patient kilogram to about 0.5 liters/minute/patient kilogram, preferably about 0.12 liters/minute/patient kilogram to about 0.4 liters/minute/patient kilogram, more preferably about 0.12 liters/minute/patient kilogram to about 0.35 liters/minute/patient kilogram. Alternatively, the fluctuating flow rate may comprise at least one time-varying flow rate component, each fluctuating flow rate ranging from 0.05 liters/min/kilogram patient to 2 liters/min/kilogram patient, preferably 0.1 liter/kilogram patient. The range is from 0.2 liters/minute/kilogram patient to 0.8 liters/minute/kilogram patient, preferably from 0.2 liters/minute/kilogram patient.

上記は、治療的時間変化流量の例である。シグネチャ流量も提供することができ、治療的流量よりも低い、同じ、又は高い可能性がある。シグネチャ流量の周波数は、治療的流量の周波数よりも低い、同じ、又は高い可能性がある(時間変化する場合)。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量は、治療的流量よりも高い周波数を有する。 The above are examples of therapeutic time-varying flow rates. A signature flow rate can also be provided, which may be lower than, the same as, or higher than the therapeutic flow rate. The frequency of the signature flow can be lower, the same, or higher than the frequency of the therapeutic flow (if time varying). In some embodiments, the signature flow has a higher frequency than the therapeutic flow.

一例として、シグネチャ流量は、第1の流量と第2の流量との間で段階的になることができ、そのうちの1つ又は両方は、約0LPM~70LPMの範囲内にあり得る。最大シグネチャ流量は、治療的流量であり得る。シグネチャ流量は、治療的流量と組み合わせられ(例えば、追加され)得る、又は治療的流量の一部又は全部を形成し得る。すなわち、治療的流量それ自体がシグネチャ流量であり得る。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量は、割合として治療的流量に関連し得る。例えば、シグネチャ時間変化流量(成人)は、
・治療的流量の約0%~約200%、
・治療的流量の約0%~100%、
・治療的流量の約100%~200%、若しくは
・治療的流量の約50%~150%
の範囲内
及び/又は
・約0~140LPM、
・約0~70LPM、
・約70~140LPM、
・約40~100LPM、若しくは
・約20~60LPM
の範囲内である。
As an example, the signature flow rate can be stepped between a first flow rate and a second flow rate, one or both of which can be within a range of approximately 0 LPM to 70 LPM. The maximum signature flow rate can be the therapeutic flow rate. The signature flow rate may be combined with (eg, added to) the therapeutic flow rate, or may form part or all of the therapeutic flow rate. That is, the therapeutic flow rate itself can be the signature flow rate. In some embodiments, signature flow rate may be related to therapeutic flow rate as a percentage. For example, the signature time-varying flow rate (adult) is
- from about 0% to about 200% of the therapeutic flux;
- about 0% to 100% of the therapeutic flux,
- about 100% to 200% of therapeutic flux, or - about 50% to 150% of therapeutic flux
and/or about 0 to 140 LPM,
・Approximately 0 to 70 LPM,
・Approximately 70 to 140 LPM,
・About 40 to 100LPM, or ・About 20 to 60LPM
is within the range of

これらは限定的な流量ではなく、シグネチャ流量はマイナスであることもできるが、治療的流量と組み合わされると、プラスの合計流量が生じることにも留意されたい。 Note also that these are not limiting flows and the signature flow can be negative, but when combined with the therapeutic flow results in a positive total flow.

いくつかの実施形態では、治療的流量は、シグネチャ流量としての役割も果たす可能性がある。即ち、これらは2つの目的を果たす。 In some embodiments, therapeutic flow can also serve as a signature flow. they serve two purposes.

上記は単なる例であり、他のタイプの時間変化流量を提供することができ、コントローラは、ガスフローモジュレータを制御して、時間変化流量を有する時間変化装置ガスフローを提供する。装置は、時間変化流量の知識を有することができる、及び/又は例えばフローセンサ(例えば53A、53B)によって提供される時間変化流量を測定することができる。 The above are only examples, other types of time varying flow rates can be provided, and the controller controls the gas flow modulator to provide a time varying device gas flow having a time varying flow rate. The device may have knowledge of the time-varying flow rate and/or may measure the time-varying flow rate provided by, for example, flow sensors (eg, 53A, 53B).

加湿器52は、送達されるガスの加湿を提供するために、任意に、フロー源50と患者との間に設けられ得る。これは、フロー源10と一体化されて一体型の装置59(点線を参照)を形成する、又は別個のものであるがフロー源10に取り付け可能な加湿器であり得る。或いは、加湿器52は、チャンバ及びベースを有する独立型加湿器であり得、加湿器は、導管又は他の適切な手段を介してフロー源10に結合されている。流量、酸素分画、又は他のガス分画、全圧若しくは分圧、湿度、温度などの1つ以上のセンサ53A、53B、53C、53D、又は他のセンサが装置の全体にわたり及び/又は患者16に、患者16上に、若しくは患者16の近辺に配置され得る。代替的に又は追加的に、そのようなパラメータを得ることができるセンサが使用され得る。追加的に又は代替的に、センサ53A~53Dは、心拍数、酸素飽和度(例えば、パルスオキシメータセンサ54E)、血液中の酸素分圧、呼吸数、血液中のO2及び/又はCO2の分圧などの患者の生理学的パラメータを検知するための1つ以上の生理学的センサであり得る。代替的に又は追加的に、そのようなパラメータが得られ得るセンサが使用され得る。他の患者センサは、脳波センサ、呼吸を検知するための胴バンド、及び任意の他の適切なセンサを含み得る。いくつかの構成において、加湿器は、任意であってもよい、又は気道の状態の維持に役立つ加湿ガスの利点のために、好ましい場合がある。加湿は、患者の快適性、コンプライアンス、支持、及び/又は安全性を高めるために、高流量ガスフローとともに好ましくは使用される。センサの1つ以上は、装置の一部を形成する可能性がある、又は装置の外部にある可能性があり、装置は任意の外部センサのための入力を有する。 A humidifier 52 may optionally be provided between the flow source 50 and the patient to provide humidification of the delivered gas. This may be integrated with the flow source 10 to form an integrated device 59 (see dotted line) or it may be a separate humidifier but attachable to the flow source 10 . Alternatively, humidifier 52 may be a stand-alone humidifier having a chamber and base, the humidifier being coupled to flow source 10 via a conduit or other suitable means. One or more sensors 53A, 53B, 53C, 53D, such as flow rate, oxygen fraction, or other gas fraction, total or partial pressure, humidity, temperature, or other sensors may be installed throughout the device and/or the patient. 16, on the patient 16, or in the vicinity of the patient 16. Alternatively or additionally, sensors capable of obtaining such parameters may be used. Additionally or alternatively, sensors 53A-53D may measure heart rate, oxygen saturation (eg, pulse oximeter sensor 54E), partial pressure of oxygen in blood, respiratory rate, O 2 and/or CO 2 in blood. There may be one or more physiological sensors for sensing a patient's physiological parameter, such as the partial pressure of . Alternatively or additionally, sensors from which such parameters can be obtained can be used. Other patient sensors may include electroencephalogram sensors, waistbands for detecting respiration, and any other suitable sensors. In some configurations, a humidifier may be optional or preferred due to the benefits of the humidified gas in helping maintain airway conditions. Humidification is preferably used in conjunction with high gas flow to enhance patient comfort, compliance, support, and/or safety. One or more of the sensors may form part of the device or may be external to the device, and the device has inputs for any external sensors.

患者複合ガスアウトフロー15の(目的ガスの)ガスパラメータを測定するためのセンサ14が設けられている。すなわち、目的ガス、例えば、酸素、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬に応じて、複合ガスアウトフロー中のガスを検知するためのセンサが選択される。センサは、メインストリーム又はサイドストリームセンサであり得、鼻及び/又は口に近接して(鼻及び/又は口内、鼻及び/又は口上、鼻及び/又は口の近辺に)配置され得る。他の位置も可能である。時間変化流量実施形態は、1つのガスパラメータセンサとともに動作することができ、例えば、1つのガスパラメータ(例えば、分画CO2、又は分画O2)が測定されるときに動作することができる。時間変化流量実施形態において、目的パラメータを得るために1つより多いガスパラメータを測定することは必須ではない(例えば、本明細書の実施形態を実施するために、分画CO2及び分画O2を測定することは必要ではない)。 A sensor 14 is provided for measuring gas parameters (of the target gas) of the patient composite gas outflow 15 . That is, depending on the target gas, eg, oxygen, carbon dioxide, nitrogen, helium, and/or anesthetic agents such as sevoflurane, sensors are selected for sensing gases in the combined gas outflow. The sensors may be mainstream or sidestream sensors and may be placed in proximity to the nose and/or mouth (inside the nose and/or mouth, over the nose and/or mouth, near the nose and/or mouth). Other positions are also possible. Time-varying flow rate embodiments can operate with one gas parameter sensor, for example, when one gas parameter (eg, fractional CO 2 or fractional O 2 ) is measured. . In time-varying flow embodiments, it is not essential to measure more than one gas parameter to obtain the target parameter (e.g., fractional CO 2 and fractional O It is not necessary to measure 2 ).

センサからの出力は、とりわけ、ガスフローを変化させることを含む、装置の制御を支援するために、コントローラに送られる。代替的に又は追加的に、入力は、使用者から来ることができる。コントローラは、フロー源、加湿器、及びセンサに結合されている。コントローラは、以下に記載する、装置のこれら及び他の側面を制御する。コントローラは、フロー源を操作し、送達されるガスの流れを提供することができる。コントローラはまた、センサからのフィードバックに基づいて、又は任意に、フィードバックなしで(例えば、デフォルト設定を使用して)、ガスフローモジュレータ(フロー源を含む)を操作し、フロー源によって提供されるフロー、圧力、体積、及び/又はガスの他のパラメータを制御することができる。コントローラはまた、酸素化要件を満たすために及び/又はCO2除去のために、フロー源の任意の他の適切なパラメータを制御することができる。コントローラ19はまた、センサ53A~53D、14からのフィードバックに基づいて加湿器52を制御することができる。センサからの入力を使用して、コントローラは、酸素化要件を決定し、医療専門家(所望の治療、例えば、流量、O2分画、湿度などを提供するために、呼吸装置の構成要素を制御することができる者)に情報を提供することができる、並びに/又は必要に応じて、フロー源、ガスフローモジュレータ、及び/若しくは加湿器のパラメータを制御することができる。或いは、実施形態は、医療専門家に情報を提供する並びに/又は所望の治療を提供するために、呼吸装置の構成要素と通信し、これを制御する、呼吸装置から独立した独立型モニタリング装置として設けられ得る。その後、医療専門家は、所望の治療を提供するために、呼吸装置を制御することができる。したがって、コントローラは、必ずしも、酸素化要件を決定し、装置のパラメータを制御するとは限らない場合がある。 Output from the sensors is sent to a controller to assist in controlling the device, including, among other things, varying gas flow. Alternatively or additionally, the input can come from the user. A controller is coupled to the flow source, the humidifier, and the sensor. The controller controls these and other aspects of the device, described below. A controller can operate the flow source to provide the flow of gas to be delivered. The controller also operates the gas flow modulator (including the flow source) based on feedback from the sensor, or optionally without feedback (e.g., using default settings), to control the flow provided by the flow source. , pressure, volume, and/or other parameters of the gas can be controlled. The controller may also control any other suitable parameters of the flow source to meet oxygenation requirements and/or for CO2 removal. Controller 19 may also control humidifier 52 based on feedback from sensors 53A-53D,14. Using input from the sensors, the controller determines the oxygenation requirements and instructs the medical professional (e.g. flow rate, O2 fraction, humidity, etc.) to coordinate the components of the respirator to provide the desired therapy. Information can be provided to a person who can control the system, and/or parameters of the flow source, gas flow modulator, and/or humidifier can be controlled as needed. Alternatively, embodiments may be used as a stand-alone monitoring device independent of the respiratory device to communicate with and control components of the respiratory device to provide information to a medical professional and/or to provide desired therapy. can be provided. A medical professional can then control the respiratory device to provide the desired therapy. Thus, the controller may not necessarily determine the oxygenation requirements and control the parameters of the device.

コントローラ19はまた、装置ガスフローが、治療を提供する時間変化流量、及びまた、記載したようなシグネチャ流量を有するように、装置を動作させるように構成されている。コントローラ19は、制御フロージェネレータ50B又は任意の他の適切なガスモジュレータなどの任意の適切な手段によってこれを行うことができる。ガスモジュレータは、調整する(すなわち、ガスフローのパラメータを変化させる、修正する、調節する、又はそうでなければ制御する)ために使用され得る。各ガスフローモジュレータは、ガス流路を調整するために、フロー源内に、フロー源の後及び加湿器の前、加湿器の後、及び/又は装置内の任意の他の適切な場所に設けられ得る(及びフロー源それ自体がガスフローモジュレータであり得る)。コントローラはまた、センサからのフィードバックに基づいて、又は任意に、フィードバックなしで(例えば、デフォルト設定を使用して)、ガスフローモジュレータ(フロー源を含む)を操作し、フロー源によって提供されるフロー、圧力、体積、及び/又はガスの他のパラメータを制御することができる。コントローラはまた、酸素化要件を満たすために、フロー源の任意の他の適切なパラメータを制御することができる。ガスモジュレータは、その全内容を参照によって本明細書に組み込む、例えば、国際公開第2017/187390号又は米国特許出願公開第16/096660号明細書に記載されているものであり得る。 The controller 19 is also configured to operate the device such that the device gas flow has a time-varying flow rate that provides therapy and also a signature flow rate as described. Controller 19 may do this by any suitable means, such as controlled flow generator 50B or any other suitable gas modulator. Gas modulators may be used to modulate (ie, change, modify, adjust, or otherwise control parameters of gas flow). Each gas flow modulator may be provided within the flow source, after the flow source and before the humidifier, after the humidifier, and/or any other suitable location within the device to modulate the gas flow path. (and the flow source itself may be a gas flow modulator). The controller also operates the gas flow modulator (including the flow source) based on feedback from the sensor, or optionally without feedback (e.g., using default settings), to control the flow provided by the flow source. , pressure, volume, and/or other parameters of the gas can be controlled. The controller can also control any other suitable parameters of the flow source to meet the oxygenation requirements. The gas modulator can be, for example, those described in WO2017/187390 or US Patent Application Publication No. 16/096660, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

その後、コントローラは、以下の技術のいずれかを使用して、複合ガスアウトフローを測定し、ガスパラメータを決定することができる。 The controller can then measure the composite gas outflow and determine gas parameters using any of the following techniques.

変化するガス比率に関する以下の他の実施形態に関して、コントローラ19は、追加的に又は代替的に、装置ガスフローが、記載されるような、治療/呼吸補助を提供する時間変化ガス比率(O2分画又は他のガス分画及び/又はO2分圧又は他のガス分圧など)、及びまた、シグネチャガス比率(ガス分画及び/又はガス分圧など)を有するように、装置を操作するように構成されている。コントローラ19は、他の特許において以前に説明されているO2源50A又は任意の他の手段に結合された比例弁を制御することなどの任意の適切な手段によってこれを行うことができる。その後、コントローラは、以下の技術のいずれかを使用して、複合ガスアウトフローを測定することができる、及び/又はガスパラメータを決定する(例えば、ガスパラメータの推定値を得る)ことができる。一実施形態では、180度位相外れで動作する2つの比例弁がある。1つが開くと、もう一方は閉じる。一方は、装置ガスフロー中のO2分画を制御し、もう一方は、ガスフロー中の空気分画を制御するが、ともに総ガス流量を一定に維持する。別の代替においては、単一の比例弁がインペラとともに使用され、比例弁は、O2分画を制御し、インペラは、流量を制御する。いくつかの実施形態では、単一の比例弁は、インペラの前又は後に使用されてもよい。単一の比例弁がインペラの前に使用される場合、比例弁は、周囲空気とともに、インペラの入口に入るO2分画を制御する。いくつかの実施形態では、1つより多い比例弁がインペラとともに使用されてもよく、インペラに対して、システム内のどこに配置されてもよい。コントローラ19は、本明細書に記載されるように、時間変化ガス比率を達成するために、比例弁を、必要に応じて動作するように制御することができる。 With respect to other embodiments below relating to varying gas ratios, the controller 19 may additionally or alternatively allow the device gas flow to provide a time-varying gas ratio ( O2 or other gas fractions and/or O2 partial pressures or other gas partial pressures), and also to have signature gas ratios (such as gas fractions and/or gas partial pressures). is configured to Controller 19 may do this by any suitable means such as controlling a proportional valve coupled to O2 source 50A previously described in other patents or any other means. The controller can then measure the composite gas outflow and/or determine the gas parameter (eg, obtain an estimate of the gas parameter) using any of the following techniques. In one embodiment, there are two proportional valves operating 180 degrees out of phase. When one opens, the other closes. One controls the O2 fraction in the device gas flow and the other controls the air fraction in the gas flow, both keeping the total gas flow constant. In another alternative, a single proportional valve is used with the impeller, the proportional valve controlling the O2 fraction and the impeller controlling the flow rate. In some embodiments, a single proportional valve may be used before or after the impeller. When a single proportional valve is used in front of the impeller, the proportional valve controls the O2 fraction entering the impeller inlet along with the ambient air. In some embodiments, more than one proportional valve may be used with the impeller and may be positioned anywhere within the system relative to the impeller. The controller 19 can control the proportional valves to operate as needed to achieve the time varying gas ratios as described herein.

入出力インターフェース54(ディスプレイ及び/又は入力デバイスなど)が設けられている。入力デバイスは、使用者(例えば、臨床家又は患者)から、例えば、酸素化要件、麻酔ガス薬、検知、流量、ガス分画、分圧、及び/又は装置によって制御される可能性のある任意の他のパラメータを決定するために使用され得る情報を受け取るためのものである。 An input/output interface 54 (such as a display and/or input device) is provided. The input device can be any device that may be controlled from the user (e.g., clinician or patient) by, for example, oxygenation requirements, anesthetic gas medication, sensing, flow rate, gas fraction, partial pressure, and/or device. to receive information that can be used to determine other parameters of

装置はまた、全身麻酔(すなわち、前酸素化期中の麻酔前の酸素要件、及び/又は麻酔中の酸素要件、これには、患者が無呼吸のとき、又は患者が呼吸しているときを含む可能性がある)のために/に関連する、並びに抜管期間を含み得るそのような処置後の患者の用量/酸素化要件(以後、「酸素要件」)を決定するために操作され得る。装置10はまた、麻酔処置のために、高流量ガスを調節して、患者に提供し、酸素化要件を満たすために必要に応じて患者に送達される高流量ガスのパラメータ(圧力、流量、ガスの体積、ガス組成など)を調節するように構成されている。装置はまた、入出力の一部であり得る、呼出ガスフローのガスパラメータの測定値を、グラフ、デジタル表示、又は任意の他の適切な手段として表示するためのディスプレイを含む。 The device also controls general anesthesia (i.e., pre-anesthetic oxygen requirements during the pre-oxygenation phase and/or intra-anesthetic oxygen requirements, including when the patient is apnea or when the patient is breathing). may be manipulated to determine the patient's dose/oxygenation requirements (hereinafter "oxygen requirements") for/related to, and after such procedures, which may include extubation periods. The device 10 also regulates the high flow gas parameters (pressure, flow, gas volume, gas composition, etc.). The device also includes a display, which may be part of the input/output, for displaying gas parameter measurements of the exhalation gas flow as a graph, digital display, or any other suitable means.

図5は、上述の通りのセンサ14とコントローラ19とを有する呼吸装置10を操作する方法を示す。以下の工程が行われ得る。シグネチャを有する時間変化流量を含む時間変化装置ガスフロー11’が生成され、患者に提供される。1つの変更形態において、時間変化流量は、少なくとも治療的流量成分31を含む。治療的ガス流量は、経時的に変化して、第1の流量(前の時間の、例えば11a’)と異なる少なくとも第2の流量(後の時間の、例えば11b’)を有する時間変化流量を有する装置ガスフロー11’を生成するシグネチャガス流量成分32によって(例えば、この場合、加えることによって)修正/調整される。これは、単純な段階変化であり得る、又は上記のように、本明細書に記載される若しくは想定される矩形波、正弦波、若しくは任意の他の波などのより複雑な時間変化流量波形であり得る。「修正された」装置ガスフロー11’は、患者に提供される。装置ガスフロー11’の第1の流量11a’は、患者に提供される(工程40)、装置ガスフロー11’の第2の流量11b’は、いくらか後に患者に提供される(工程42)。流量は、好ましくは既知である、又は代替的に、測定される。同時に、呼吸装置10は、リークガスフロー12’(時間変化流量を有する)と呼出ガスフロー13’との組み合わせである複合ガスアウトフロー15’を経時的にモニタリングする。これには、複合ガスアウトフロー15’の第1の流量11a’の第1のパラメータ(この場合、CO2分画)を少なくとも測定し、いくらか後に、提供される第1の流量11a’に関連付け(工程41)、第2のガス流量11b’の複合ガスアウトフローの同じガスパラメータ(CO2分画)を後に測定すること(工程43)を含む。 FIG. 5 illustrates a method of operating respiratory apparatus 10 having sensor 14 and controller 19 as described above. The following steps may be performed. A time-varying device gas flow 11' containing a time-varying flow rate with a signature is generated and provided to the patient. In one variation, the time-varying flow includes at least therapeutic flow component 31 . The therapeutic gas flow rate varies over time to provide a time-varying flow rate having at least a second flow rate (at a later time, e.g., 11b') that differs from the first flow rate (at an earlier time, e.g., 11a'). is modified/adjusted (eg, in this case by adding) by a signature gas flow component 32 that produces the device gas flow 11' having . This can be a simple step change or, as noted above, a more complex time-varying flow waveform such as a square wave, sine wave, or any other wave described or contemplated herein. could be. A "modified" device gas flow 11' is provided to the patient. A first flow rate 11a' of system gas flow 11' is provided to the patient (step 40) and a second flow rate 11b' of system gas flow 11' is provided to the patient sometime later (step 42). The flow rate is preferably known or, alternatively, measured. At the same time, the respiratory apparatus 10 monitors a composite gas outflow 15', which is a combination of the leak gas flow 12' (with time-varying flow rate) and exhalation gas flow 13', over time. This involves at least measuring a first parameter (in this case the CO2 fraction) of the first flow rate 11a' of the combined gas outflow 15' and, sometime later, relating it to the provided first flow rate 11a'. (step 41), including later measuring (step 43) the same gas parameter ( CO2 fraction) of the composite gas outflow of the second gas flow rate 11b'.

装置10は、第1の流量の提供の遅れ及び第1の流量によって影響を受けた複合ガスアウトフロー15’中の第1のパラメータ11a’の測定値を補償することができ、例えば、サイドストリームサンプリングの場合、「X」秒の補正が適用され得る。 The apparatus 10 can compensate for the delay in providing the first flow rate and the measurement of the first parameter 11a' in the composite gas outflow 15' affected by the first flow rate, e.g. For sampling, a correction of 'X' seconds may be applied.

複合ガスアウトフロー15’’のパラメータは、センサ14を使用して、患者の口及び/若しくは鼻において又はそれらの近辺で(「近傍で」)測定される。いくつかの実施形態では、1つのみのガスパラメータ(対象の目的ガスパラメータ)を測定する必要がある。その後、呼出ガスフロー13’中のガスパラメータが、(好ましくは既知の、しかし任意に測定された)第1のガス流量及び第2のガス流量並びに第1の時点及び第2の時点において測定されたガスパラメータを使用して決定される(工程44)。いくつかの実施形態では、第1の又は第2の流量は、0L/分である。成人用のいくつかの実施形態では、第1の流量及び第2の流量は、約0L/分以上、好ましくは約20L/分又は約20L/分超、より好ましくは約20L/分~約90L/分である。未熟児/乳児/小児(約1~約30kgの範囲の体質量を有する)用のいくつかの実施形態では、治療的フローは、最小が約0.5L/分、最大が約25L/分の、0.4~0.8L/分/kgに設定され得る。2kg未満の患者においては、最大フローは、8L/分に設定される。変動フローは、0.05~2L/分/kgに設定され、好ましい範囲は、0.1~1L/分/kg、別の好ましい範囲は、0.2~0.8L/分/kgである。 A parameter of the composite gas outflow 15 ″ is measured at or near (“near”) the patient's mouth and/or nose using the sensor 14 . In some embodiments, only one gas parameter (the target gas parameter of interest) needs to be measured. Thereafter, the gas parameters in the exhaled gas flow 13' are measured at the (preferably known, but optionally measured) first and second gas flow rates and at the first and second time points. is determined using the obtained gas parameters (step 44). In some embodiments, the first or second flow rate is 0 L/min. In some embodiments for adults, the first flow rate and the second flow rate are about 0 L/min or greater, preferably about 20 L/min or greater than about 20 L/min, more preferably about 20 L/min to about 90 L/min. / minutes. In some embodiments for premature infants/infants/children (with body mass ranging from about 1 to about 30 kg), the therapeutic flow is a minimum of about 0.5 L/min and a maximum of about 25 L/min. , 0.4-0.8 L/min/kg. For patients under 2 kg, the maximum flow is set at 8 L/min. Variable flow is set at 0.05-2 L/min/kg, with a preferred range of 0.1-1 L/min/kg, another preferred range of 0.2-0.8 L/min/kg. .

工程40~44は、変化するシグネチャ32流量によって、装置ガスフロー11’がその流量11a’、11b’を経時的に変化させる際に、呼出ガスフロー13’のガスパラメータを経時的に決定するために、連続的に/定期的に繰り返すことができる(工程45)。患者呼吸の呼気相中に、複合ガスアウトフロー15’中のガス成分のパラメータが測定され得る。装置ガスフロー11’中の第1のガス流量11a’及び第2のガス流量11b’が単に使用され得るが、実際には、シグネチャガスフロー32は、経時的に連続的に又は少なくとも定期的に/不連続的に変化する傾向があり、複合ガスアウトフロー15’は、呼出ガスフローパラメータの連続的な又は周期的な測定値を得るために連続的に又は定期的に(例えば、サンプリング速度で)測定され得、この測定値は、その後、呼出ガスフローパラメータのリアルタイムの測定値を提供するために、グラフ又はディスプレイを介して表示され得る。 Steps 40-44 are for determining the gas parameters of the breathing gas flow 13' over time as the device gas flow 11' varies its flow rates 11a', 11b' over time due to the changing signature 32 flow rate. can be continuously/periodically repeated (step 45). During the expiratory phase of patient breathing, parameters of the gas constituents in the combined gas outflow 15' can be measured. Although the first gas flow rate 11a' and the second gas flow rate 11b' in the device gas flow 11' may simply be used, in practice the signature gas flow 32 is continuously or at least periodically / tending to vary discontinuously, the composite gas outflow 15' may be continuously or periodically (e.g., at a sampling rate) to obtain continuous or periodic measurements of exhaled gas flow parameters. ) can be measured, which can then be displayed via a graph or display to provide a real-time measurement of exhaled gas flow parameters.

上記の概要に記載されるように、様々なハードウェア構成及び操作方法は、本発明を実施することができる。これらの例は、限定されることなく、以下に記載される。 As described in the above overview, various hardware configurations and methods of operation are capable of implementing the present invention. Non-limiting examples of these are described below.

3.例示的実施形態-変化する装置ガスフロー流量
ここで、図1~図5を参照し、上述の装置及び制御方法を使用して、一例示的実施形態を説明する。任意の制御方法は、コントローラ又は任意の他の適切な装置に実装され得る。この実施形態においては、医療専門家は、呼出されたCO2又はO2又はセボフルランなどの麻酔薬をモニタリングすることを望む。呼気ガス分画の測定値は、患者内でガス交換が起こっていることの確認を含む様々なモニタリング機能を実施するために、医療専門家によって使用され得る。例えば、呼出された酸素の分画(FE2)は、麻酔前の前酸素化の有効性を評価するために測定される可能性がある。呼出された二酸化炭素の分画(FECO2)は、ガス交換の指標である。FECO2のモニタリングは、いくつかの麻酔基準で推奨されている又は義務づけられている。しかしながら、上記のように、ガスフローが患者に提供されるとき、特に、ガスフローが高流量で提供される(これについては以下で説明される)場合、FeCO2及び/又はFeO2のモニタリングは困難な場合がある。この実施形態は、この課題に対処する。実施形態は、例えば非密閉式鼻カニューラを有する非密閉式呼吸装置を用いる。
3. Exemplary Embodiment - Varying Device Gas Flow Rates One exemplary embodiment will now be described with reference to Figures 1-5 and using the apparatus and control method described above. Any control method may be implemented in a controller or any other suitable device. In this embodiment, the medical professional wishes to monitor exhaled CO2 or O2 or an anesthetic such as sevoflurane. Exhaled gas fraction measurements can be used by medical professionals to perform a variety of monitoring functions, including confirming that gas exchange is occurring within a patient. For example, the fraction of exhaled oxygen (F EO 2 ) may be measured to assess the efficacy of pre-oxygenation prior to anesthesia. The fraction of carbon dioxide exhaled (F E CO 2 ) is an indicator of gas exchange. F E CO 2 monitoring is recommended or required by several anesthesia standards. However, as noted above, monitoring FeCO2 and/or FeO2 can be difficult when the gas flow is provided to the patient, especially when the gas flow is provided at high flow rates (discussed below). Sometimes. This embodiment addresses this issue. Embodiments use a non-sealing respiratory device, for example, with a non-sealing nasal cannula.

ネーザルハイフロー(NHF)は、典型的には、図4に示されるような非密閉式鼻インターフェース(カニューラ)を介して呼吸補助を提供するために使用される。装置は、その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる国際公開第2018070885号又は米国特許出願公開第16/341767号明細書に記載されているものなどのCO2サンプラ(センサ14)を有してもよい。鼻カニューラは、使用中に患者の鼻孔に挿入するように構成されているプロングを含む。プロングは、プロングが患者の鼻孔を密閉しないように、プロングと患者の鼻孔の壁との間に間隙を提供するような大きさに作られる。これにより、例えば、特定の状況において患者の気道への周囲ガスの同伴を可能にする、及び/又は呼出されたガスがプロングの周りを流れ、周囲に出ることを可能にする。 Nasal high flow (NHF) is typically used to provide respiratory assistance through a non-sealing nasal interface (cannula) as shown in FIG. The device has a CO2 sampler (sensor 14) such as that described in WO2018070885 or US Patent Application Publication No. 16/341767, the entire contents of which are incorporated herein by reference. may The nasal cannula includes prongs configured to be inserted into the patient's nostrils during use. The prongs are sized to provide a gap between the prongs and the walls of the patient's nostrils so that the prongs do not seal the patient's nostrils. This allows, for example, entrainment of ambient gas into the patient's airway in certain circumstances and/or allows exhaled gas to flow around the prongs and out to the ambient.

サンプラは、二酸化炭素などの呼気ガスの測定を可能にするネーザルハイフローインターフェース(カニューラ)のアタッチメントである。使用中、呼気ガスは、サンプリングラインを通って測定デバイスへと(能動的に又は受動的に)輸送される。これはサイドストリームサンプリングであるが、本明細書に記載されている実施形態は、CO2センサが主流路内に位置するメインストリームサンプリングにも実装されてよい。サンプラはまた、O2などの他の呼出ガスを輸送及び/又はサンプリングするように適合されてもよい。呼気ガスの一部をサンプリングのために捕捉するサンプラの一部は、患者の鼻と口との間で操作可能であり得る。 A sampler is an attachment for a nasal high-flow interface (cannula) that allows measurement of exhaled gases such as carbon dioxide. In use, exhaled gas is transported (actively or passively) through the sampling line to the measurement device. Although this is sidestream sampling, the embodiments described herein may also be implemented for mainstream sampling where the CO2 sensor is located in the main flow path. The sampler may also be adapted to transport and/or sample other exhaled gases such as O2 . A sampler portion that captures a portion of exhaled gas for sampling may be maneuverable between the patient's nose and mouth.

装置10からのリークガスフロー12’は、複合ガスアウトフロー15’中のガス分画を(ガス分画を希釈する又は増加することによって)変化させる。前述のように、高流量時の呼出ガスフロー13’中の呼出された二酸化炭素及び/又は酸素の分画の信頼性の高い測定は困難である。例えば、吸入される酸素の分画が典型的には1である前酸素化の場合、高流量装置からの酸素は、意図的に高い値を提供し、測定値の臨床的有用性を制限する。呼出された酸素の分画は、前酸素化の有効性、例えば、前酸素化が十分であり、患者の肺内の酸素の分画が処置において所望の安全な無呼吸時間を提供するのに十分なレベルであるかどうかの見識を提供する。 The leak gas flow 12' from the device 10 changes the gas fraction (by diluting or increasing the gas fraction) in the combined gas outflow 15'. As previously mentioned, reliable measurement of the exhaled carbon dioxide and/or oxygen fraction in exhaled gas flow 13' at high flow rates is difficult. For example, in the case of pre-oxygenation, where the fraction of inspired oxygen is typically 1, oxygen from high-flow devices provides intentionally high values, limiting the clinical usefulness of the measurements. . The fraction of exhaled oxygen determines the efficacy of preoxygenation, e.g., preoxygenation is sufficient and the fraction of oxygen in the patient's lungs to provide the desired safe apnea time in the procedure. Provides insight as to whether the level is sufficient.

以下は、全体が本明細書に組み込まれる国際公開第2018/185714号又は米国特許出願公開第16/500329号明細書による安全な無呼吸時間に関連することに留意されたい。安全な無呼吸の持続時間は、指定された酸素飽和度に患者が到達するまでの時間と定義される。典型的には、この酸素飽和度は、88~90%、好ましくは90~92%であり得るが、このレベルは、患者及び実行される処置に応じて変化し得る。このレベルを下回る飽和度は、オキシヘモグロビン解離曲線の急峻なセクション上で危険なレベル(<70%、好ましく<80%)に急激に低下し、患者の重大なリスクを呈する可能性がある。或いは、安全な無呼吸の持続時間は、患者が指定されたレベルの動脈血CO2に到達するまでの時間と定義される。 Note that the following relates to safe apnea times according to WO2018/185714 or US Patent Application Publication No. 16/500329, which are incorporated herein in their entirety. Safe apnea duration is defined as the time it takes for a patient to reach a specified oxygen saturation. Typically, this oxygen saturation may be 88-90%, preferably 90-92%, but this level may vary depending on the patient and the treatment being performed. Saturation below this level drops sharply to dangerous levels (<70%, preferably <80%) on steep sections of the oxyhemoglobin dissociation curve and can present a significant risk to the patient. Alternatively, safe apnea duration is defined as the time it takes for a patient to reach a specified level of arterial CO2.

実施形態の目的は、ネーザルハイフロー(NHF)の存在下で呼気ガスの波形及び振幅を正確に測定し、表示することである。これは、変動フロー又は少なくとも2つの異なる流量の間で段階的になるフローの使用によって行われる。 The purpose of the embodiments is to accurately measure and display the waveform and amplitude of exhaled gas in the presence of Nasal High Flow (NHF). This is done through the use of variable flow or flow that is stepped between at least two different flow rates.

装置は、前述したような、治療的流量成分31及びシグネチャ(時間変化)流量成分32を有する、時間変化流量を有する装置ガスフロー11’を提供するように操作される。好ましくは、これは、定義されるような、及びより好ましくは、20~90リットル/分の高流量(治療的成分を有する)である。この例では、一定の治療的流量31が提供され、矩形波シグネチャ流量成分32に加えられ、図3Aに示されるような時間変化流量を有する装置ガスフロー11’を生成する。いくつかの実施形態では、シグネチャ流量成分32は、一定の治療的流量成分31に加えられ、図3Aに示されるような時間変化流量を有する装置ガスフロー11’を生成することができる。コントローラ19又は使用者は、フロー源10を操作し、流量を有する装置ガスフロー11’を提供する。コントローラ19は、変化する流量を有する所望の装置ガスフロー11’を有してプログラムされてもよく、流量の必要なバリエーションを経時的に提供するために、変化する流量を生成する。その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる国際公開第2018070885号又は米国特許出願公開第16/341767号明細書に記載されるような、流量を変化させる他の方法も可能である。 The device is operated to provide a time-varying device gas flow 11' having a therapeutic flow component 31 and a signature (time-varying) flow component 32 as previously described. Preferably, this is a high flow rate (with therapeutic component) as defined and more preferably between 20 and 90 liters/minute. In this example, a constant therapeutic flow rate 31 is provided and added to a square wave signature flow component 32 to produce a device gas flow 11' having a time-varying flow rate as shown in FIG. 3A. In some embodiments, signature flow component 32 can be added to constant therapeutic flow component 31 to produce device gas flow 11' having a time-varying flow rate as shown in FIG. 3A. A controller 19 or user operates the flow source 10 to provide a device gas flow 11' having a flow rate. The controller 19 may be programmed with the desired device gas flow 11' having varying flow rates, producing varying flow rates to provide the required variation in flow rates over time. Other methods of varying the flow rate are also possible, such as described in WO2018070885 or US Patent Application Publication No. 16/341767, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

使用中、患者は、装置ガスフロー11’を吸い込み、ガスフロー13’を呼出する。呼出ガスフロー13’(CO2分画を有する)は、リークガスフロー12’と組み合わされ、図3Aに示されるような複合ガスアウトフロー15’(希釈されたCO2分画を有する)を生成する。 In use, the patient inhales device gas flow 11' and exhales gas flow 13'. Respiratory gas flow 13' (with CO2 fraction) is combined with leak gas flow 12' to produce combined gas outflow 15' (with diluted CO2 fraction) as shown in Figure 3A. do.

センサ14は、複合ガスアウトフロー中の希釈されたCO2(又は他の変更形態においてはO2)分画を測定し、この情報をコントローラに渡す。複合ガスアウトフロー15’のパラメータを測定するセンサの出力は、図3Aに示される波形15’として示される。その後、コントローラは、その出力を処理し、呼出患者ガスフロー中の実際のCO2(又はO2)分画を決定する必要がある。 Sensor 14 measures the diluted CO2 (or O2 in other variations) fraction in the combined gas outflow and passes this information to the controller. The output of the sensor measuring the parameters of the composite gas outflow 15' is shown as the waveform 15' shown in FIG. 3A. The controller must then process that output to determine the actual CO2 (or O2 ) fraction in the exhaled patient gas flow.

体積あたりの呼出された合計ガスの割合としての、呼出ガス成分、例えば、CO2の分画(すなわち、FECO2)(又はO2-すなわちFE2)は、時間変化装置ガスフローの流量の変化の知識を用いる式を使用して、複合ガスアウトフローから決定され得る。この決定は、呼出ガスの分画(成分)が既知の/測定された量から決定され得るという前提に基づいて得られ得る。 The exhaled gas component, e.g., the fraction of CO2 (i.e. F E CO2 ) (or O2 - i.e. F E O2 ), as a percentage of total gas exhaled per volume, is the time varying device gas flow can be determined from the composite gas outflow using an equation that uses knowledge of the change in flow rate of . This determination can be obtained on the assumption that fractions (components) of exhaled gas can be determined from known/measured quantities.

m(t)、時間tにおける、患者からの患者複合ガスアウトフロー15’中で測定されたガス成分の体積分画(これは、好ましくはセンサ14によって測定された、複合ガスアウトフロー15’の測定されたCO2/O2分画パラメータ)。 F m (t), the volume fraction of gas constituents measured in the patient combined gas outflow 15 ′ from the patient at time t (which is preferably measured by the sensor 14 combined gas outflow 15 ′ of the measured CO2 / O2 fractionation parameters).

m(t)は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される。 F m (t) is preferably measured at the patient's mouth when the patient's mouth is open or at the nose when the patient's mouth is closed.

o(t)、時間tにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー11’の流量(装置ガス流量)。 Q o (t), the rate of system gas flow 11 ′ provided from the respiratory apparatus to the patient at time t (system gas flow rate).

m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者複合ガスアウトフロー15’中で測定されたガス成分の体積分画(これは、好ましくはセンサ14によって測定された、複合ガスアウトフローの測定されたCO2/O2分画パラメータ)。Fm(t+Δt)は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される。 F m (t+Δt), the volume fraction of the measured gas constituents in the patient combined gas outflow 15′ at time t+Δt (this is the measured CO 2 / O2 fractionation parameters). F m (t+Δt) is preferably measured at the patient's mouth when the patient's mouth is open or at the nose when the patient's mouth is closed.

o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー11’の流量(装置ガス流量)。 Q o (t+Δt), the rate of system gas flow 11 ′ provided from the respiratory apparatus to the patient at time t+Δt (system gas flow rate).

o(t)、時間t及びt+Δtにおける、呼吸装置から来る装置ガスフロー11’中のガス成分の体積分画。 F o (t), the volumetric fraction of the gas components in the system gas flow 11' coming from the respiratory system at times t and t+Δt.

o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、呼吸装置から来る装置ガスフロー11’中のガス成分の体積分画。 F o (t+Δt), the volumetric fraction of the gas component in the system gas flow 11′ coming from the respiratory system at time t+Δt.

式(4)

Figure 2023518021000010
[式中、
oは、装置ガスフロー11’の流量、
oは、呼吸装置から来る装置ガスフロー11’中のガス成分の体積分画、
Eは、呼出ガスフロー13’(呼気ガスの体積分画)中のガス成分の体積分画、
mは、患者からの患者複合ガスアウトフロー15’中のガス成分の体積分画]
を使用する。 Formula (4)
Figure 2023518021000010
[In the formula,
Q o is the flow rate of the device gas flow 11 ′;
F o is the volume fraction of the gas components in the system gas flow 11' coming from the respiratory system;
FE is the volume fraction of the gas components in the exhaled gas flow 13' (volume fraction of exhaled gas);
Fm is the volume fraction of gas components in the patient composite gas outflow 15' from the patient]
to use.

複合ガスアウトフロー15’中のCO2(又はO2)分画は、センサ14によって測定され、装置ガスアウトフロー11’の流量は既知である(又は測定され得る)。したがって、複合ガスアウトフロー15’中のCO2(又はO2)分画を、2つの(又はこれより多くの)異なる時間にセンサ14を使用して測定することによって、及びCO2(又はO2)分画及び装置ガスアウトフロー11’の流量を、2つの(又はこれより多くの)異なる時間に知ること/測定することによって、呼出ガスフロー13’中のCO2(又はO2)分画は、式(4)を使用して決定され得る。 The CO 2 (or O 2 ) fraction in combined gas outflow 15' is measured by sensor 14 and the flow rate of system gas outflow 11' is known (or can be measured). Therefore, by measuring the CO 2 (or O 2 ) fraction in the combined gas outflow 15 ′ using the sensor 14 at two (or more) different times and the CO 2 (or O 2 ) 2 ) by knowing/measuring the flow rate of the fractionation and system gas outflow 11' at two (or more) different times, the CO2 (or O2 ) fraction in the exhalation gas flow 13'; The stroke can be determined using equation (4).

高流量装置によって患者に送達されず、患者によって吐き出されるCO2又は任意の他のガス成分を測定する場合、式4は、簡略化することができる。CO2、Fo(t)=Fo(t+Δt)~0の測定のために、式(4)は、

Figure 2023518021000011
のように低減される。
式(5)は、FEを、
o(t),Qo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
の関数として提供する。 Equation 4 can be simplified when measuring CO2 or any other gas component exhaled by the patient that is not delivered to the patient by the high flow device. For measurements of CO 2 , Fo (t)= Fo (t+Δt)˜0, equation (4) becomes
Figure 2023518021000011
is reduced as
Equation (5) defines FE as
Q o (t), Q o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
provided as a function of

実際には、CO2(又はO2)分画は、リアルタイム出力を得るために、連続的に又は定期的に測定され、リアルタイム出力は、その後、呼出ガスフローのリアルタイムCO2(又はO2)分画を決定するために、同じく連続的に又は定期的にサンプリングされる装置ガスフロー11’の知識/測定値と組み合わせて使用され得る。これは、ディスプレイ上にグラフ、デジタル表示などとして出力され得る。実際には、流量は、ある時間にわたって連続的に又は不連続的に、しかし定期的に又は規則的に変化して、複数のデータ点を提供する。したがって、流量を少なくとも1度変化させることにより、第1の流量11a’と第2の流量11b’との間の差を使用することができる。したがって、コントローラは、ガスパラメータを適切な時点で測定し、その後、各測定値に関してFEを計算する。 In practice, the CO2 (or O2 ) fraction is measured continuously or periodically to obtain a real-time output, which is then the real-time CO2 (or O2 ) fraction of the exhaled gas flow. It can be used in combination with knowledge/measurements of the device gas flow 11', which is also continuously or periodically sampled, to determine the fractions. This can be output as a graph, digital representation, etc. on a display. In practice, the flow rate varies continuously or discontinuously over time, but periodically or regularly to provide multiple data points. Thus, the difference between the first flow rate 11a' and the second flow rate 11b' can be used by changing the flow rates at least once. Therefore, the controller measures the gas parameters at appropriate times and then calculates FE for each measurement.

得られたFECO2は、図2に見られる二酸化炭素波形を回復させることができる。 The resulting F E CO 2 can restore the carbon dioxide waveform seen in FIG.

4.式(4)、(5)の数学的導出
式(4)、(5)は、以下のように導出される。
4. Mathematical Derivation of Equations (4) and (5) Equations (4) and (5) are derived as follows.

患者によって吐き出されるガスの全て又はほとんどが口から出ると仮定すると、ネーザルハイフローが提供される患者の口において時間の関数として測定されるガスの体積分画(Fm)は、

Figure 2023518021000012
[式中、
oは、装置ガスフロー11’の流量、
oは、呼吸装置から来る装置ガスフロー11’中のガス成分の体積分画、
kは、患者の口から出る装置ガスフロー11’の比率(及び(1-k)は、鼻を通る比率)、
Eは、呼出患者ガスフロー中のガス成分の体積分画、
Eは、患者の呼出ガスフローの流量]
のように表すことができる。 Assuming that all or most of the gas exhaled by the patient exits through the mouth, the volume fraction of gas (F m ) measured as a function of time in the patient's mouth when nasal high flow is provided is:
Figure 2023518021000012
[In the formula,
Q o is the flow rate of the device gas flow 11 ′;
F o is the volume fraction of the gas components in the system gas flow 11' coming from the respiratory system;
k is the ratio of the device gas flow 11' exiting the patient's mouth (and (1-k) is the ratio through the nose);
FE is the volume fraction of gas components in the exhaled patient gas flow;
Q E is the rate of patient exhalation gas flow]
can be expressed as

フローは、図8に、患者を参照して示されている。 The flow is shown in FIG. 8 with reference to the patient.

式(1)は、未知の量であるk及びQEの比率を求めるために、再整理され得る。

Figure 2023518021000013
Equation (1) can be rearranged to find the ratio of the unknown quantities k and QE .
Figure 2023518021000013

時間t及びt+Δtにおいて取られた2つのサンプルに関して、サンプル間の時間であるΔtは、患者の呼気相中に、(呼気)ガス成分の分画(患者複合ガスアウトフロー15’中で測定されたガス成分の体積分画Fm)、患者の呼出ガスフロー流量(QE)、及び口から出る装置ガスフローの比率(k)がほぼ一定であると仮定することができるように十分に短く、したがって、以下のように概算することができ、

Figure 2023518021000014
したがって、(3)から、
Figure 2023518021000015
となり、
これをFE:に関して解くと、
Figure 2023518021000016
となる。 For two samples taken at times t and t+Δt, the time between samples, Δt, was measured during the patient's expiratory phase as the fraction of the (expired) gas components (patient composite gas outflow 15' short enough so that the volume fraction of the gas constituents F m ), the patient exhaled gas flow rate (Q E ), and the ratio of the device gas flow exiting the mouth (k) can be assumed to be approximately constant, Therefore, it can be approximated as
Figure 2023518021000014
Therefore, from (3),
Figure 2023518021000015
becomes,
Solving this with respect to F E: yields
Figure 2023518021000016
becomes.

この式は、呼出された酸素、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬の分画などの呼出ガスフロー13’パラメータを決定するために使用され得る。 This equation can be used to determine exhaled gas flow 13' parameters such as fractions of exhaled oxygen, carbon dioxide, nitrogen, helium, and/or anesthetic agents such as sevoflurane.

いくつかの構成において、呼出ガスフロー13’中のガスフロー成分のパラメータ(FE)のより良好な推定値を得るために、式(4)に補正又は補償を適用することができる。例えば、補正又は補償は、複合ガスアウトフロー及び口から出る装置ガスフローの比率がほぼ一定であるという仮定が真でないことを説明するために、式(4)に適用することができる。このような補正又は補償は、例えば、その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる本出願人の公報、国際公開第2017187391号又は米国特許出願公開第2019/0150831号明細書に記載されているように、患者インターフェース流量の関数として、患者インターフェースフローに対する口のフローの比率を考慮に入れることができる。 In some configurations, a correction or compensation can be applied to equation (4) to obtain a better estimate of the parameters (F E ) of the gas flow components in the exhalation gas flow 13'. For example, corrections or compensations can be applied to equation (4) to account for the non-true assumption that the ratio of the combined gas outflow and the outlet device gas flow is approximately constant. Such corrections or compensations are described, for example, in Applicant's publication, WO2017187391 or US2019/0150831, the entire contents of which are incorporated herein by reference. As such, the ratio of oral flow to patient interface flow can be taken into account as a function of patient interface flow.

CO2、Fo(t)=Fo(t+Δt)~0の測定のために、式(4)は、

Figure 2023518021000017
に低減される。 For measurements of CO 2 , F o (t)=F o (t+Δt)˜0, equation (4) becomes
Figure 2023518021000017
is reduced to

上記は、既知の/測定された量、Fm(t)、Qo(t)、Fm(t+Δt)、Qo(t+Δt)の観点における、酸素及び二酸化炭素の式である。得られたFECO2は、図2に見られる二酸化炭素の波形を回復させることができる。 Above are the equations for oxygen and carbon dioxide in terms of known/measured quantities F m (t), Q o (t), F m (t+Δt), Q o (t+Δt). The resulting F E CO 2 can restore the carbon dioxide waveform seen in FIG.

要約すれば、限定されるものではないが、装置は、患者インターフェース、好ましくは非密閉式鼻インターフェース(カニューラ)を介して投与されるフローを変動させるように操作される(好ましくは各呼吸内で)。これを行うと、ガス分画が変化し、ガス分画の変化の影響を基底呼気ガス信号から取り除くことを可能にする。内挿は、患者の呼出ガスフロー中の所望のガス成分の波形及び値を回復するために使用され得る。 In summary, but not by way of limitation, the device is operated to vary the flow (preferably within each breath) administered through a patient interface, preferably a non-sealing nasal interface (cannula). ). Doing this changes the gas fraction and allows the effects of gas fraction changes to be removed from the base expiratory gas signal. Interpolation can be used to recover waveforms and values of desired gas constituents in the patient's exhaled gas flow.

フローが変動する周波数は、本発明の結果を達成するように構成されている。変動は、QE、k、及びFEに関する仮定が維持されるように十分に迅速でなければならず、且つサンプル間で内挿が行われ、波形を十分に回復することができるほど十分に迅速でなければならない。必要とされる実際の周波数は、患者の呼吸周波数次第であるが、典型的には、1~100Hzの範囲内である。振動周波数は、好ましくは、患者の呼吸周波数又は平均の患者の呼吸周波数(患者が成人であるか乳児であるかによる)よりも高い。一実施形態においては、周波数は約5Hzであり得る。1つの可能な実施形態では、コントローラは、患者の呼吸周波数に関する入力を受け取ることができる(例えば、センサを介して-直接的に、又は例えばセンサを読み取る人を介して間接的に)。コントローラは、その入力から適切な振動周波数を決定することができる。別の可能な実施形態では、コントローラは、使用者から、患者の既知の呼吸周波数に基づく振動周波数及び/又は患者呼吸周波数に関する入力を受け取ることができ、コントローラは、その入力から適切な振動周波数を決定することができる。 The frequency at which the flow fluctuates is configured to achieve the results of the present invention. The variation must be fast enough so that the assumptions on Q E , k, and F E hold, and fast enough so that interpolation can be done between samples to fully recover the waveform. Must be quick. The actual frequency required depends on the patient's breathing frequency, but is typically in the range of 1-100 Hz. The vibration frequency is preferably higher than the patient's breathing frequency or the average patient's breathing frequency (depending on whether the patient is an adult or an infant). In one embodiment, the frequency may be approximately 5 Hz. In one possible embodiment, the controller can receive input regarding the patient's breathing frequency (eg, via a sensor—directly, or indirectly, eg, via a person reading the sensor). The controller can determine the appropriate vibration frequency from that input. In another possible embodiment, the controller can receive input from the user regarding the vibration frequency based on the patient's known breathing frequency and/or the patient breathing frequency, and the controller derives the appropriate vibration frequency from that input. can decide.

図3Aを参照すると、装置において(フロー間のステッピングの代わりに)連続的な正弦波フロー波形が使用される場合、これにより、より低周波数の変動を可能にすることができる。上述の実施形態では、フローの各時間段階は、データ点の収集を可能にする。正弦波フロー実施形態では、正弦波によりCO2出力の測定可能な差が生じるたびに、別のデータ点が装置によって収集され得る。この変動する正弦波実施形態はまた、良好な信号対雑音比を有する。 Referring to FIG. 3A, if a continuous sinusoidal flow waveform is used in the device (instead of stepping between flows), this can allow for lower frequency fluctuations. In the embodiments described above, each time stage of the flow allows for the collection of data points. In sinusoidal flow embodiments, another data point may be collected by the device each time a sinusoid causes a measurable difference in CO2 output. This fluctuating sine wave embodiment also has a good signal-to-noise ratio.

この方法を用いる例示的な状況は、患者が浅く呼吸することができる処置時の鎮静に関連する。この状況において、フローは、ある期間にわたって、例えば、約70~40LPMの流量(これは、図3Aのフローのように見える場合がある)で(例えば、連続的に、又は反復的に段階的に)変動する又はそうでなければ変化することができる。反復的に段階的にされる場合、各段階の流量は、流量の単一の段階変化、又は1つの流量から他の流量への、様々な流量の連続的な/不連続的な変化である可能性がある。その後、呼出された二酸化炭素(又は酸素)の分画は、約70LPMのハイフローセラピー中に、その後、再度、約40LPMにて、患者の口で測定され得る。この測定は、フローが連続的に段階的に上下される際に繰り返される。これは、CO2の分画を決定する状況における希釈された測定値である。2つの流量(約70及び約40LPM)及びこれらの流量において吐き出されたCO2の分画は、式5において、希釈されていない吐き出されたCO2の分画を計算するために使用され得る。このプロセスは、この時間にわたって繰り返され、希釈されていないCO2測定値は内挿され、患者の吐き出されたCO2トレース(これは、図2の真の波形のように見える場合がある)を示すために提示され得る。この吐き出されたCO2トレース、及び吐き出されたCO2トレースから推測又は決定され得る呼気終末CO2値は、処置時の鎮静中において有用である。なぜなら、呼気終末CO2値は、浅呼吸、したがって、予想よりも高いCO2を有する可能性のある患者のCO2レベルの表示を提供することができるからである。この状況において、ガス交換の表示のみを提供する希釈された波形は、この表示を正確には提供しない。 An exemplary situation for using this method relates to procedural sedation in which the patient can breathe shallowly. In this situation, the flow is stepped (eg, continuously or repetitively) over a period of time, eg, at a flow rate of about 70-40 LPM (which may look like the flow in FIG. 3A). ) can fluctuate or otherwise change. When repetitively stepped, each step flow rate is a single step change in flow rate or a continuous/discontinuous change in varying flow rates from one flow rate to another. there is a possibility. The exhaled carbon dioxide (or oxygen) fraction can then be measured in the patient's mouth during high flow therapy at about 70 LPM and then again at about 40 LPM. This measurement is repeated as the flow is continuously stepped up and down. This is a diluted measurement in the context of determining the fraction of CO2 . The two flow rates (about 70 and about 40 LPM) and the fraction of exhaled CO2 at these flow rates can be used in Equation 5 to calculate the fraction of undiluted exhaled CO2 . This process is repeated over this time period and the undiluted CO2 measurements are interpolated to represent the patient's exhaled CO2 trace (which may look like the true waveform in FIG. 2). may be presented for illustration. This exhaled CO2 trace, and end-tidal CO2 values that can be inferred or determined from the exhaled CO2 trace, are useful during procedural sedation. This is because end-tidal CO2 values can provide an indication of CO2 levels in patients who may be breathing shallowly and thus have higher CO2 than expected. In this situation, a diluted waveform that only provides an indication of gas exchange does not accurately provide this indication.

5.一般的な実施形態-変化する装置ガスフローガス分画
ここで、上述の装置を参照して、装置ガスフロー中の時間変化ガス分画を使用する代替的な実施形態について説明する。これは、時間変化ガス比率の一例である。任意の制御方法が、コントローラ又は任意の他の適切な装置に実装され得る。
5. General Embodiment—Varying Device Gas Flow Gas Fractionation An alternative embodiment using time-varying gas fractionation in the device gas flow will now be described with reference to the device described above. This is an example of a time-varying gas ratio. Any control method may be implemented in a controller or any other suitable device.

図6Aの図及びグラフ並びに図7のフロー図を参照して、一実施形態を説明する。一般的に、パラメータの決定は、装置ガスフロー11’’のガス分画を既知の手法で(経時的に)変化させ、その時間変化ガス分画の知識、及び実際の呼出ガスフロー13’’中の所望のガス成分のパラメータを得る決定するために複合ガスアウトフロー15’’から得られる情報を使用することによって達成される。参照番号11’’は、変化しない装置ガスフローに対して使用されていた、前に使用されていた参照番号11、及び変化する流量ガスフローに対して使用されていた参照番号11’と区別するために、変化するガス分画を有する変化する装置ガスフローに対して使用される。同様に、装置ガスフローが変化する場合、同じパラメータではあっても装置ガスフローが変化しない場合に使用される11、12、13、15の代わりに、リークガスフロー12’’、呼出ガスフロー13’’、及び複合ガスアウトフロー15’’の参照番号が使用される。 One embodiment is described with reference to the diagrams and graphs of FIG. 6A and the flow diagram of FIG. In general, parameter determination involves varying (over time) the gas fraction of the device gas flow 11'' in a known manner, knowledge of that time-varying gas fraction, and the actual breath gas flow 13''. This is accomplished by using information obtained from the composite gas outflow 15'' to determine the parameters of the desired gas composition therein. The reference number 11'' distinguishes from the previously used reference number 11, which was used for unchanged device gas flows, and the reference number 11', which was used for changing flow rate gas flows. Therefore, it is used for varying device gas flows with varying gas fractions. Similarly, if the system gas flow changes, the leak gas flow 12'', the call gas flow 13 instead of the same parameters 11, 12, 13, 15 used when the system gas flow does not change. '', and composite gas outflow 15'' reference numbers are used.

この実施形態においては、決定するガス分画はCO2分画である。しかし、これは、単なる例として使用され、限定であるべきではない。その代わりに、O2が、決定されるガス分画であることができ、同じ手法をとることができる。しかしながら、この実施形態においては、装置ガスフロー11’’中のガス分画が時間変化する場合、複合ガスアウトフロー15’’において測定されなければならないのは同じ種類のガスである。O2(CO2ではない)は装置ガスフロー11’’によって提供されることから、装置ガスフロー11’’中で時間変化するのはO2分画であり、したがって、複合ガスアウトフロー15’’中で測定されるのはO2分画である。しかし、CO2分画が所望の対象のガスパラメータであるため、後述されるように、これは、測定されたO2分画から得られる。修正された時間変化ガスフローは、シグネチャが呼吸補助に対して及ぼす可能性のあるあらゆる影響を低減するために、常時又は任意に患者の呼気中にだけ提供され得る。 In this embodiment, the gas fraction determined is the CO2 fraction. However, this should be used as an example only and should not be limiting. Alternatively, O2 can be the gas fraction determined and the same approach can be taken. However, in this embodiment, if the gas fraction in the device gas flow 11'' is time-varying, it is the same type of gas that must be measured in the combined gas outflow 15''. Since O2 (but not CO2 ) is provided by system gas flow 11'', it is the O2 fraction that is time-varying in system gas flow 11'' and thus combined gas outflow 15'. ' is the O2 fraction measured. However, as the CO2 fraction is the desired gas parameter of interest, it is derived from the measured O2 fraction, as described below. The modified time-varying gas flow may be provided all the time or optionally only during the patient's exhalation to reduce any possible impact of the signature on respiratory assistance.

図6Aに示されるように、時間変化ガス分画(好ましくは、O2分画であるが、提供される他のガスでも有効となり得る)を有する装置ガスフロー11’’が呼吸装置10によって患者に提供される。時間変化ガス分画を有するこの装置ガスフローは、ここでは、少なくとも2つのガス分画成分を含む。第1は、治療に必要なものによる治療的ガス分画成分61である。第2は、経時的に変化し、治療的ガス分画を、治療に必要なものを超える及び上回る(治療に必要な可能性のあるガス分画の任意の時間変化を含む)が、装置ガスフローによって提供される治療の有効性に影響を及ぼすことができない手法で修正/調整するシグネチャ(時間変化)ガス分画62成分である。2つの成分は合計され、全体的な時間変化装置ガスフローガス分画11’’が提供される。これは、時間変化ガス分画の成分の説明であるが、時間変化ガス分画がどのように達成されるかの説明では必ずしもない。上記特性を有する時間変化ガス分画を得るためにガス源を変化させるための任意の適切な装置を実装することができる。 As shown in FIG. 6A, a device gas flow 11'' having a time-varying gas fraction (preferably the O2 fraction, but may be effective with other gases provided) is delivered by the respiratory device 10 to the patient. provided to This device gas flow with time-varying gas fraction now comprises at least two gas fraction components. The first is the therapeutic gas fraction component 61 by what is needed for treatment. The second is time-varying, taking the therapeutic gas fraction above and beyond that required for therapy (including any temporal change in gas fraction that may be required for therapy), but not the device gas. It is the signature (time-varying) gas fraction 62 component that modifies/adjusts in a manner that cannot affect the effectiveness of the therapy provided by the flow. The two components are summed to provide the overall time varying device gas flow gas fraction 11''. This is an explanation of the components of the time-varying gas fractionation, but not necessarily how the time-varying gas fractionation is achieved. Any suitable apparatus can be implemented for varying the gas source to obtain a time-varying gas fraction having the properties described above.

一実施形態では、180度位相外れで動作する2つの比例弁がある。1つが開くと、もう一方は閉じる。一方は、装置ガスフロー中のO2分画を制御し、もう一方は、ガスフロー中の空気分画を制御するが、ともに総ガス流量を一定に維持する。別の代替においては、単一の比例弁がインペラとともに使用され、比例弁は、O2分画を制御し、インペラは、流量を制御する。 In one embodiment, there are two proportional valves operating 180 degrees out of phase. When one opens, the other closes. One controls the O2 fraction in the device gas flow and the other controls the air fraction in the gas flow, both keeping the total gas flow constant. In another alternative, a single proportional valve is used with the impeller, the proportional valve controlling the O2 fraction and the impeller controlling the flow rate.

いくつかの実施形態では、単一の比例弁は、インペラの前又は後に使用されてもよい。単一の比例弁がインペラの前に使用される場合、比例弁は、周囲空気とともに、インペラの入口に入るO2分画を制御する。いくつかの実施形態では、1つより多い比例弁がインペラとともに使用されてもよく、インペラに対して、システム内のどこに配置されてもよい。コントローラ19は、本明細書に記載されるように、時間変化ガス比率を達成するために、比例弁を、必要に応じて動作するように制御することができる。 In some embodiments, a single proportional valve may be used before or after the impeller. If a single proportional valve is used in front of the impeller, the proportional valve controls the O2 fraction entering the impeller inlet along with the ambient air. In some embodiments, more than one proportional valve may be used with the impeller and may be positioned anywhere within the system relative to the impeller. The controller 19 can control the proportional valves to operate as needed to achieve the time varying gas ratios as described herein.

上記のように、治療的ガス分画は、一定のガス分画であってもよいが、時間変化ガス分画成分それ自体(すなわち、様々な時間変化分画成分を有する変化するガスフロー分画)を有することもできる。例えば、図6Bに示されるように、治療的ガス分画それ自体は、一定(例えばバイアス)成分及び時間変化成分を含む複数の成分31’’を含み、これらは、合計されて時間変化成分になる。(以下、本明細書において、変化するガス分画への言及は、明記されていなくても、文脈が許す限り、時間変化を意味する)。次いで、これは、シグネチャガス分画62に追加され(すなわち、時間変化治療的分画61’は、シグネチャガス分画62によって修正/調整される)、装置ガスフロー11’’を作り出すことができる。時間変化ガス分画成分11’’を有する装置ガスフローは、好ましくは、非変化流量を有してもよい。 As noted above, the therapeutic gas fraction may be a constant gas fraction, but the time-varying gas fraction component itself (i.e., a varying gas flow fraction with different time-varying fraction components). ). For example, as shown in FIG. 6B, the therapeutic gas fraction itself includes multiple components 31'', including a constant (eg, bias) component and a time-varying component, which are summed into a time-varying component. Become. (Hereafter, references to changing gas fractions mean time-varying, even if not explicitly stated, where the context permits). This can then be added to the signature gas fraction 62 (i.e. the time-varying therapeutic fraction 61' is modified/adjusted by the signature gas fraction 62) to create the device gas flow 11''. . The device gas flow with the time-varying gas fraction component 11'' may preferably have a non-varying flow rate.

図6Cは、時間変化ガス分画成分を有する治療的ガスフロー61’’の更に別の例である(今回は矩形波である)。(治療的ガスフローは、また、図3Bに示されるような及び上述したような時間変化分画を有し得る。)同じく示されるのは、時間変化装置ガスフロー11**につながる矩形波シグネチャガス分画62’’である。 FIG. 6C is yet another example of a therapeutic gas flow 61'' having a time-varying gas fraction component (this time a square wave). (Therapeutic gas flow can also have a time-varying fraction as shown in FIG. 3B and as described above.) Also shown is the square wave signature leading to the time-varying device gas flow 11 ** . gas fraction 62''.

シグネチャガス分画は、例えば、単に、第1のガス分画から第2のガス分画に経時的に変化するガス分画を有する可能性があるが、代替的に、周期的(規則的又は不規則的)、非周期的、ランダム、非繰り返し等にせよ、変動するガス分画又は任意の他の時間変化ガス分画などの、あらゆる種類の経時的に変化するガス分画を有することができる。例えば、シグネチャガス分画は、図6Aに示されるような矩形波の形態であってもよい。シグネチャガス分画はまた、ステップ関数、のこぎり歯、正弦波、又はより複雑なランダムの繰り返し若しくは非繰り返し関数、又は少なくとも2つの異なるガス分画の間で経時的に変化する任意の他のオプションであり得る。シグネチャガス分画成分は、治療的ガス分画成分に加えられ(修正/調整する)、変化する装置ガス分画が提供される。或いは、様々な大きさ及び周波数を有する正弦波などの1つ以上の波の組み合わせであり得る。したがって、変化するガス分画は、経時的に少なくとも1度変化する任意のガス分画を意味する。装置ガスフローのガス分画は変化し、治療的ガス分画(一定であってもよい、又はそれ自体が変化する可能性があり、したがって、それ自体が様々なガス分画成分を含む)及び治療的ガスフローの治療的ガス分画を変化させるための追加の成分を提供するシグネチャガス分画を含む。好ましくは、シグネチャガス分画の周波数(繰り返す場合)又はシグネチャガス分画の周波数が変化する期間(繰り返さない場合)は、患者の呼吸の周波数(「呼吸周波数」)よりも高い、及び/又は治療的ガス分画成分の任意のバリエーションの周波数よりも高い。しかし、これは必須ではない。同じく、これは、時間変化シグネチャガス分画成分の成分の説明であるが、時間変化ガス分画成分がどのように達成されるかの説明では必ずしもない。これは、変化する流量に関して上記したような多くの手法で達成され得る。 A signature gas fraction may, for example, simply comprise a gas fraction that changes over time from a first gas fraction to a second gas fraction, but alternatively may be periodic (regular or can have any kind of time-varying gas fraction, whether irregular), non-periodic, random, non-repeating, etc., fluctuating gas fraction or any other time-varying gas fraction. can. For example, the signature gas fraction may be in the form of a square wave as shown in Figure 6A. The signature gas fraction may also be a step function, sawtooth, sinusoidal, or more complex random repeating or non-repeating function, or any other option that changes over time between at least two different gas fractions. could be. A signature gas fraction component is added (modified/adjusted) to the therapeutic gas fraction component to provide a varying device gas fraction. Alternatively, it can be a combination of one or more waves, such as sinusoidal waves with varying magnitudes and frequencies. A changing gas fraction therefore means any gas fraction that changes at least once over time. The gas fraction of the device gas flow varies, the therapeutic gas fraction (which may be constant or may itself vary, and thus itself contains various gas fraction components) and A signature gas fraction is included that provides additional components for varying the therapeutic gas fraction of the therapeutic gas flow. Preferably, the frequency of the signature gas fraction (if repeating) or the period during which the frequency of the signature gas fraction changes (if non-repeating) is higher than the frequency of respiration of the patient ("breathing frequency") and/or higher than the frequency of any variation in the target gas fraction component. However, this is not required. Again, this is a description of the components of the time-varying signature gas fraction composition, but not necessarily how the time-varying gas fraction composition is achieved. This can be accomplished in a number of ways, as described above for varying flow rates.

一例として、図6Aは、治療目的で生成されたガス分画61と時間変化(シグネチャ)成分62とを含む装置ガスフローの変化するガス分画を示す。時間変化シグネチャ成分は矩形波関数であり、規則的に繰り返す周期的なガス分画を提供する。リークガスフロー12’’が患者の呼出ガスフロー13’’に加えられると、これにより、シグネチャガス成分62を成分として有する複合ガスアウトフロー15’’が作成される。例えば、図3Aを参照。複合ガスアウトフロー中のガスパラメータを測定する場合(図6Aの下部を参照)、装置ガスフロー11’’の時間変化ガス分画は複合ガスアウトフロー15’’中のガスパラメータに影響を及ぼし、ガスパラメータの測定値において明らかになる。この場合、複合ガスアウトフロー15’’中の測定されるガス分画はO2であるため、図6Aの下のグラフは、O2分画対時間を示す。 As an example, FIG. 6A shows a changing gas fraction of a device gas flow that includes a therapeutically generated gas fraction 61 and a time-varying (signature) component 62 . The time-varying signature component is a square wave function, providing regularly repeating periodic gas fractions. When the leak gas flow 12'' is added to the patient's exhaled gas flow 13'', this creates a composite gas outflow 15'' having signature gas components 62 as components. For example, see FIG. 3A. When measuring gas parameters during the combined gas outflow (see bottom of FIG. 6A), the time-varying gas fraction of the device gas flow 11'' affects the gas parameters during the combined gas outflow 15'', It becomes apparent in the measured values of the gas parameters. In this case, the measured gas fraction in the combined gas outflow 15'' is O2 , so the bottom graph of Figure 6A shows the O2 fraction versus time.

患者複合ガスアウトフロー15’’複合ガスアウトフローパラメータのガス成分のパラメータの経時的な測定値と組み合わされた装置ガスフロー11’’のガス分画の時間変化成分62は、
a)装置ガスフローが呼出ガスフロー13’’のパラメータに及ぼす影響を決定するために、及び/又は
b)実際の呼出ガスフロー13’’のガスパラメータを決定するために、利用され得る。この場合、呼出ガスフロー13’’中のO2比率(この場合O2分画)を推定し、その後、そこから、呼出ガスフロー13’’中のCO2比率(この場合CO2ガス分画)を求める。
The time-varying component 62 of the gas fraction of the device gas flow 11'' combined with the measured values of the parameters of the gas components of the patient composite gas outflow 15'' composite gas outflow parameter over time are:
It can be used to a) determine the effect of system gas flow on the parameters of the breathing gas flow 13'' and/or b) to determine gas parameters of the actual breathing gas flow 13''. In this case, the O2 fraction (in this case the O2 fraction) in the exhaled gas flow 13'' is estimated and then from there the CO2 fraction (in this case the CO2 gas fraction) in the exhaled gas flow 13'' ).

このa)及び/又はb)の決定は、呼出フローのガスフローパラメータ(すなわち、この例ではO2分画)を得るために、複合ガスアウトフロー15’’をフィルタリングする、内挿する、又は外挿すること、患者ガスアウトフロー15’’からガスフローパラメータをモデル化すること、複合ガスアウトフローからガスフローパラメータを計算する又は他の手法で決定することなどの任意の適切な手段によって達成される。装置ガスフローガス分画11’’を変化させるためにシグネチャガス分画62を提供すると、複合ガスアウトフロー15’’中のガス分画(又は測定される他のパラメータ)が変化し、ガス分画の変化の影響を、基底呼気ガス信号(呼出ガスフロー13’’)から適切な手法で直接的又は間接的に取り除くことを可能にする。内挿は、1つの例として、呼気ガスの波形及び値を回復するために使用され得る。別の例として、2つの時点における装置ガスフローガス分画11’’の測定値及び同じ2つの時点における複合ガスアウトフロー15’’中のガス分画成分のパラメータは、呼出フロー中のガス成分のパラメータを決定するために使用され得る。一例として、呼出ガスフロー13’’中のO2の比率は、2つの時間における装置ガスフローO2分画、及び同じ時間における複合ガスアウトフロー中のO2分画を測定する/知ることによって決定され得る。これは、他の時間に、装置ガスフローO2分画が経時的に変化する際に、繰り返し実行され得る。他の例も可能である。別の例として、示されるように、図6Aでは、実際のガスフローパラメータ(O2分画)が測定値から外挿され得る。呼出ガスフロー13’’中のCO2ガス分画は、後述の手法で、呼出ガスフロー13’’中のO2分画から決定され得る。 This determination of a) and/or b) involves filtering, interpolating, or otherwise filtering, interpolating or by any suitable means such as extrapolating, modeling the gas flow parameters from the patient gas outflow 15'', calculating or otherwise determining the gas flow parameters from the composite gas outflow. be done. Providing the signature gas fraction 62 to vary the system gas flow gas fraction 11'' changes the gas fraction (or other parameter measured) in the composite gas outflow 15'', resulting in gas fraction It makes it possible to remove the influence of stroke changes directly or indirectly from the basic expiratory gas signal (expiratory gas flow 13'') in a suitable manner. Interpolation can be used, as one example, to recover waveforms and values of exhaled gases. As another example, the measured values of the device gas flow gas fraction 11'' at two times and the parameters of the gas fraction composition in the composite gas outflow 15'' at the same two times are the gas composition in the exhalation flow can be used to determine the parameters of As an example, the ratio of O2 in the exhalation gas flow 13'' can be determined by measuring/knowing the O2 fraction in the system gas flow O2 at two times and the O2 fraction in the combined gas outflow at the same time. can be determined. This can be done repeatedly at other times as the device gas flow O2 fraction changes over time. Other examples are possible. As another example, as shown in FIG. 6A, the actual gas flow parameter ( O2 fraction) can be extrapolated from measurements. The CO2 gas fraction in the exhaled gas flow 13'' can be determined from the O2 fraction in the exhaled gas flow 13'' in the manner described below.

上記のような決定を達成するための装置及び方法を、図4及び図7を参照して説明する。この装置は、図4に関連して上記したものであり、再度説明する必要はない。しかしながら、明確にするために、装置コントローラは、装置を操作して、装置ガスフロー13’’の酸素分画を制御することができる。コントローラは、フローコントローラ、O2源、空気源、及び任意の弁、モータ、モジュレータ、又は酸素分画を制御するために使用され得る他の装置を操作することによって、任意の適切な手法でこれを行うことができる。 Apparatus and methods for accomplishing such determinations are described with reference to FIGS. 4 and 7. FIG. This device was described above in connection with FIG. 4 and need not be described again. However, for the sake of clarity, the device controller can operate the device to control the oxygen fraction of the device gas flow 13''. The controller does this in any suitable manner by operating the flow controller, O2 source, air source, and any valves, motors, modulators, or other devices that may be used to control the oxygen fraction. It can be performed.

図7は、上述の通りのセンサ14とコントローラ19とを有する呼吸装置10を操作する方法を示す。以下の工程が行われ得る。シグネチャを有する時間変化ガス分画(この場合O2分画)を含む時間変化装置ガスフロー11’’が患者に提供される。1つの変更形態において、時間変化分画は、少なくとも治療的ガス分画(O2)成分61を含む。治療的ガス分画は、経時的に変化して、第1のガス分画(前の時間の、例えば11a’’)と異なる少なくとも第2のガス分画(後の時間の、例えば11b’’)を有する時間変化ガス分画を有する装置ガスフロー11’’を生成するシグネチャガス分画成分62によって(例えば、この場合、加えることによって)修正/調整される。これは、図6Aと同様に、単純な段階変化であり得る、又は上記のように、本明細書に記載される若しくは想定される矩形波、正弦波、又は任意の他の波などのより複雑な時間変化ガス分画波形であり得る。「修正された」装置ガスフロー11’’は、患者に提供される。装置ガスフロー11’’の第1のガス分画11a’’は、患者に提供され(工程70)、装置ガスフロー11’’の第2のガス分画11b’’は、いくらか後に患者に提供される(工程72)。ガス分画は、好ましくは既知である、又は代替的に、測定される。同時に、呼吸装置10は、リークガスフロー12’’(時間変化ガス分画を有する)と呼出ガスフロー13’’との組み合わせである複合ガスアウトフロー15’’を経時的にモニタリングする。これには、複合ガスアウトフローの第1のガス分画11a’’の第1のパラメータ(この場合O2分画)をある時間に少なくとも測定し、いくらか後に、提供される第1のガス分画11a’’に関連付け(工程71)、第2のガス分画11b’’の複合ガスアウトフロー15’’の同じガスパラメータ(O2分画)を後に測定すること(工程73)を含む。 FIG. 7 illustrates a method of operating respiratory apparatus 10 having sensor 14 and controller 19 as described above. The following steps may be performed. A time-varying device gas flow 11'' containing a time-varying gas fraction with a signature (in this case the O2 fraction) is provided to the patient. In one variation, the time-varying fraction includes at least therapeutic gas fraction (O 2 ) component 61 . The therapeutic gas fraction changes over time to include at least a second gas fraction (at a later time, eg, 11b″) that differs from the first gas fraction (at an earlier time, eg, 11a″). ) is modified/adjusted (eg, in this case by adding) by a signature gas fraction component 62 that produces a device gas flow 11″ having a time-varying gas fraction having a . This can be a simple step change, similar to FIG. 6A, or, as above, a more complex wave such as a square wave, sine wave, or any other wave described or contemplated herein. time-varying gas fraction waveform. A "modified" device gas flow 11'' is provided to the patient. A first gas fraction 11a'' of the system gas flow 11'' is provided to the patient (step 70) and a second gas fraction 11b'' of the system gas flow 11'' is provided to the patient some time later. (Step 72). The gas fraction is preferably known or, alternatively, measured. At the same time, the respiratory apparatus 10 monitors over time a composite gas outflow 15'' that is a combination of the leak gas flow 12'' (having a time-varying gas fraction) and the exhaled gas flow 13''. This involves measuring at least a first parameter (in this case the O 2 fraction) of the first gas fraction 11a″ of the composite gas outflow at some time, and sometime later, measuring the first gas fraction 11a″ provided. associated with the fraction 11a'' (step 71) and subsequently measuring the same gas parameter ( O2 fraction) of the composite gas outflow 15'' of the second gas fraction 11b'' (step 73).

装置10は、第1のガス分画11a’’の提供の遅れ及び第1のガス分画によって影響を受けた複合ガスアウトフロー15’’中の第1のパラメータの測定値を補償することができ、例えば、サイドストリームサンプリングの場合、「X」秒の補正が適用され得る。 The apparatus 10 can compensate for the delay in providing the first gas fraction 11a'' and the measurement of the first parameter in the composite gas outflow 15'' affected by the first gas fraction. For example, for sidestream sampling, a correction of 'X' seconds may be applied.

複合ガスアウトフロー15’’のパラメータ(O2ガス分画)は、センサ14を使用して、患者の口及び/若しくは鼻において又はそれらの近辺で(「近傍で」)測定される。1つのみのガスパラメータ(対象の目的ガスパラメータ)を測定する必要がある。その後、呼出ガスフロー13’’中のガスパラメータ(O2分画)が、(好ましくは既知の、しかし任意に測定された)装置ガスフロー11’’の第1のガス分画及び第2のガス分画(例えばO2分画)並びに第1の時点及び第2の時点における複合ガスアウトフロー15’’の第1及び第2の測定されたガスパラメータ(例えばO2分画)を使用して決定される(工程74)。以下に記載するように、その後、呼出ガスフロー13’’中のCO2ガス分画が、呼出ガスフロー13’’のO2分画から得られ得る。 A parameter of the combined gas outflow 15″ (O 2 gas fraction) is measured at or near (“near”) the patient's mouth and/or nose using the sensor 14 . Only one gas parameter (the target gas parameter of interest) needs to be measured. Thereafter, the gas parameter ( O2 fraction) in the exhalation gas flow 13'' is determined by the (preferably known, but optionally measured) first gas fraction and the second using the gas fraction (e.g. O2 fraction) and the first and second measured gas parameters (e.g. O2 fraction) of the combined gas outflow 15'' at the first and second time points; is determined (step 74). As described below, the CO2 gas fraction in the breath gas flow 13'' can then be obtained from the O2 fraction of the breath gas flow 13''.

工程70~74は、変化するシグネチャガス分画62によって、装置ガスフロー11’’がそのガス分画11a’’、11b’’を経時的に変化させる際に、呼出ガスフロー13’のガスパラメータ(O2分画)の測定値を経時的に得るために、連続的に/定期的に繰り返すことができる(工程75)。患者呼吸の呼気相中に、複合ガスアウトフロー15’’中のガス成分のパラメータが測定され得る。装置ガスフロー11’’中の第1のガス分画11a’’及び第2のガス分画11b’’が単に使用され得るが、実際には、シグネチャガス分画62は、経時的に連続的に又は少なくとも定期的に/不連続的に変化する傾向があり、複合ガスアウトフロー15’’は、呼出ガスフローパラメータの連続的な又は周期的な測定値を得るために連続的に又は定期的に(例えば、サンプリング速度で)測定され得、この測定値は、その後、呼出ガスフローパラメータのリアルタイムの測定値を提供するために、グラフ又はディスプレイを介して表示され得る。 Steps 70-74 determine the gas parameters of the exhalation gas flow 13' as the device gas flow 11'' changes its gas fractions 11a'', 11b'' over time by means of the changing signature gas fraction 62. It can be repeated continuously/periodically to obtain measurements of ( O2 fraction) over time (step 75). During the expiratory phase of patient breathing, parameters of the gas constituents in the combined gas outflow 15'' can be measured. Although only a first gas fraction 11a'' and a second gas fraction 11b'' in the device gas flow 11'' can be used, in practice the signature gas fraction 62 is continuous over time. or at least periodically/discontinuously changing, the composite gas outflow 15'' is continuously or periodically to obtain continuous or periodic measurements of exhalation gas flow parameters. (eg, at a sampling rate), and this measurement can then be displayed via a graph or display to provide a real-time measurement of exhaled gas flow parameters.

この実施形態は、患者が自発的に呼吸しているように思われる、記載されている前酸素化の状況において特に有用な場合がある。流量よりもむしろ酸素分画を変化させることは、患者に意識がある及び/又は覚醒している場合、患者にとってより快適となり得る。 This embodiment may be particularly useful in the described pre-oxygenation situation where the patient appears to be breathing spontaneously. Varying the oxygen fraction rather than the flow rate may be more comfortable for the patient if the patient is conscious and/or awake.

コントローラはまた、変化するガスフロー及び測定されたガスパラメータの位相を同期させる位相同期ループを使用してもよい。 The controller may also use a phase-locked loop to synchronize the phase of the changing gas flow and the measured gas parameter.

6.例示的実施形態-変化する装置ガスフローガス分画
ここで、図を参照し、上述の装置及び制御方法を使用して、一例示的実施形態について説明する。変化する装置ガスフロー流量の実施形態のように、この実施形態では、医療専門家は、呼出されたCO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬をモニタリングすることを望む。その実施形態(例示的実施形態-変化する装置ガスフロー流量)による装置の目的及び構成の説明がここでも当てはまる。この実施形態は、時間変化シグネチャを伴わない流量を用いる。流量は、変化しない設定された流量であってもよい。任意の制御方法は、コントローラ又は任意の他の適切な装置に実装され得る。
6. Exemplary Embodiment-Varying Apparatus Gas Flow Gas Fraction An exemplary embodiment will now be described with reference to the figures and using the apparatus and control method described above. As with the varying device gas flow rate embodiment, in this embodiment the medical professional wishes to monitor exhaled anesthetic agents such as CO2 , O2 , nitrogen, helium, and/or sevoflurane. . The description of the purpose and construction of the device according to its embodiment (exemplary embodiment-varying device gas flow rates) applies here as well. This embodiment uses flow rates without time-varying signatures. The flow rate may be a set flow rate that does not change. Any control method may be implemented in a controller or any other suitable device.

例示的な目的のため、決定するガス分画は、O2及び/又はCO2分画である。しかし、これは、単なる例として使用され、限定であるべきではない。その代わりに、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬などの他のガスが目的ガスとなり得る。このような場合、複合ガスアウトフロー中の目的ガスを検知するための別の適切なセンサ、すなわち、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬等を検知するための適切なセンサが使用される。 For exemplary purposes, the gas fractions determined are O2 and/or CO2 fractions. However, this should be used as an example only and should not be limiting. Alternatively, other gases such as nitrogen, helium, and/or anesthetics such as sevoflurane can be target gases. In such cases, another suitable sensor for detecting the target gas in the combined gas outflow is used, i.e. suitable sensors for detecting nitrogen, helium, and/or anesthetics such as sevoflurane, etc. be.

第1の工程において、呼出ガスフロー中のO2ガス分画が決定される。次いで、第2の任意の工程において、呼出ガスフロー中のCO2ガス分画がまた、その後、呼出ガスフロー中のO2ガス分画から決定され得る。しかしながら、この実施形態では、装置ガスフロー11’’中のガス分画が時間変化する場合、複合ガスアウトフロー15’’中で測定されるのは同じ種類のガスである。したがって、O2(CO2ではない)は装置ガスフロー11’’によって提供されることから、装置ガスフロー11’’中で時間変化するのはO2分画であり、したがって、複合ガスアウトフロー15’’中で測定されるのはO2分画である。後述されるように、その後、CO2分画は、測定されるO2分画から得られ得る。 In a first step, the O2 gas fraction in the exhalation gas flow is determined. Then, in a second optional step, the CO2 gas fraction in the breath gas flow can then also be determined from the O2 gas fraction in the breath gas flow. However, in this embodiment, if the gas fractions in the device gas flow 11'' are time-varying, it is the same type of gas that is measured in the composite gas outflow 15''. Therefore, since O2 (but not CO2 ) is provided by system gas flow 11'', it is the O2 fraction that is time-varying in system gas flow 11'', and thus the combined gas outflow It is the O2 fraction that is measured in 15''. The CO2 fraction can then be obtained from the measured O2 fraction, as described below.

装置は、前述したような、治療的ガス分画成分61とシグネチャ(時間変化)ガス分画成分62とを有する時間変化ガス分画(O2ガス分画)を有する装置ガスフロー11’’を提供するために操作される。この例では、一定の治療的ガス分画61が提供され、矩形波シグネチャガス分画成分62に加えられ、図6Aに示されるような時間変化ガス分画を有する装置ガスフロー11’’を生成する。いくつかの実施形態では、シグネチャガス分画成分62は、一定の治療的ガス分画成分61に加えられ、図6Aに示されるような時間変化ガス分画を有する装置ガスフロー11’’を生成することができる。コントローラ19又は使用者は、フロー源10を操作し、ガス分画を有する装置ガスフロー11’’を提供する。コントローラ19は、変化するガス分画を有する所望の装置ガスフロー11’’を有してプログラムされてもよく、ガス分画の必要なバリエーションを経時的に提供するために、変化するガス分画を生成する。 The device has a device gas flow 11'' with a time-varying gas fraction ( O2 gas fraction) having a therapeutic gas fraction component 61 and a signature (time-varying) gas fraction component 62, as previously described. manipulated to provide In this example, a constant therapeutic gas fraction 61 is provided and added to a square wave signature gas fraction component 62 to produce a device gas flow 11'' having a time-varying gas fraction as shown in FIG. 6A. do. In some embodiments, signature gas fraction component 62 is added to constant therapeutic gas fraction component 61 to produce device gas flow 11'' having a time-varying gas fraction as shown in FIG. 6A. can do. A controller 19 or user operates the flow source 10 to provide a system gas flow 11'' having a gas fraction. The controller 19 may be programmed with the desired device gas flow 11'' having varying gas fractions, and the varying gas fractions to provide the required variation in gas fraction over time. to generate

使用中、患者は、装置ガスフロー11’’を吸い込み、ガスフロー13’’を呼出する。呼出ガスフロー13’’は、リークガスフロー12’’と組み合わされ、図6Aに示されるような複合ガスアウトフロー15’’を生成する。FE2を示す最後のグラフは、呼気相のためである。 In use, the patient inhales device gas flow 11'' and exhales gas flow 13''. The breath gas flow 13'' is combined with the leak gas flow 12'' to produce a combined gas outflow 15'' as shown in FIG. 6A. The final graph showing F E O 2 is for the expiratory phase.

センサ14は、複合ガスアウトフロー15’’中のO2分画を測定し、この情報をコントローラ19に渡す。複合ガスアウトフロー15’’のパラメータを測定するセンサ14の出力は、図6A(呼気中のガス分画を示す)に示される波形15’’として示される。その後、コントローラは、その出力を処理し、呼出患者ガスフロー13’’中の実際のO2分画を決定する必要がある。これから、次いで、呼出ガスフロー13’’の実際のCO2分画を得ることができる。 Sensor 14 measures the O 2 fraction in combined gas outflow 15 ″ and passes this information to controller 19 . The output of the sensor 14 measuring the parameters of the composite gas outflow 15'' is shown as the waveform 15'' shown in FIG. 6A (showing the gas fraction during exhalation). The controller must then process its output to determine the actual O2 fraction in the exhaled patient gas flow 13''. From this, the actual CO2 fraction of the exhaled gas flow 13'' can then be obtained.

体積あたりの呼出された合計ガスの割合としての、呼出ガス成分、例えばO2の分画は、時間変化装置ガスフローのガス分画の変化の知識を用いる式を使用して、複合ガスアウトフロー15’’から決定され得る。この決定は、呼出ガスの分画(成分)が既知の/測定された量から決定され得るという前提に基づいて得られ得る。
m(t)、時間tにおける、患者からの患者複合ガスアウトフロー15’中で測定されたガス成分の体積分画(これは、好ましくはセンサ14によって測定された、複合ガスアウトフロー15’の測定されたCO2/O2分画パラメータ)。
m(t)は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口及び/又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される。
o(t)、時間tにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー11’のガス分画(装置ガス流量)。
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、患者複合ガスアウトフロー15’中で測定されたガス成分の体積分画(これは、好ましくはセンサ14によって測定された、複合ガスアウトフローの測定されたCO2/O2分画パラメータ)。Fm(t+Δt)は、好ましくは、患者の口が開いているときには患者の口又は患者の口が閉じている場合には鼻で測定される。
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、呼吸装置から患者に提供される装置ガスフロー11’のガス分画(装置ガス流量)。
変化するガス分画に関しては、式(4)から導出される式(6)が使用され得る。
The fraction of the exhaled gas component, e.g. O2 , as a percentage of the total gas exhaled per volume is calculated using the formula with knowledge of the change in the gas fraction of the time-varying device gas flow, the composite gas outflow 15''. This determination can be obtained on the assumption that fractions (components) of exhaled gas can be determined from known/measured quantities.
F m (t), the volume fraction of gas constituents measured in the patient combined gas outflow 15 ′ from the patient at time t (which is preferably measured by the sensor 14 combined gas outflow 15 ′ of the measured CO2 / O2 fractionation parameters).
F m (t) is preferably measured at the patient's mouth when the patient's mouth is open and/or at the nose when the patient's mouth is closed.
F o (t), the gas fraction of the system gas flow 11 ′ provided from the respiratory system to the patient at time t (system gas flow rate).
F m (t + Δt), the volume fraction of the gas constituents measured in the patient combined gas outflow 15' at time t + ∆t (this is the measured CO 2 / O2 fractionation parameters). F m (t+Δt) is preferably measured at the patient's mouth when the patient's mouth is open or at the nose when the patient's mouth is closed.
F o (t+Δt), the gas fraction of the system gas flow 11′ provided from the respiratory apparatus to the patient at time t+Δt (system gas flow rate).
For varying gas fractions, equation (6) derived from equation (4) can be used.

ガス分画は変化するが、流量Qoは一定である(すなわち、変化しない)場合、
O(t+Δt)=QO(t)
であり、
したがって、フローの項は打ち消し合う。これは、簡素化された式

Figure 2023518021000018
をもたらす。
式(6)は、FEを、
o(t),Fo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
の関数として提供する。 If the gas fraction changes but the flow rate Qo is constant (i.e. does not change),
Q o (t + Δt) = Q o (t)
and
Therefore, the flow terms cancel. This is the simplified formula
Figure 2023518021000018
bring.
Equation (6) defines FE as
F o (t), F o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
provided as a function of

この式は、呼出ガスフロー13中の呼気ガス(この場合O2)の分画を回収することを可能にする。 This formula allows recovering a fraction of exhaled gas (in this case O 2 ) in exhaled gas flow 13 .

1. (4)の導出に使用される

Figure 2023518021000019
は、分画のみが変化する場合により正確になり得ると仮定する(すなわち、フローを変化させるとこの比率は変わる可能性があるが、装置フロー中のガス分画を変化させるとこの比率は変わらないようである)
2. 装置は、希釈或いは酸素が患者に送達されるのを妨げることを回避するために、呼気中だけにO2分画を変化させることができる
ことに留意されたい。 1. used to derive (4)
Figure 2023518021000019
may be more accurate if only the fraction changes (i.e., changing the flow may change this ratio, but changing the gas fraction in the device flow does not change this ratio). seems not)
2. Note that the device can change the O2 fraction only during exhalation to avoid diluting or preventing oxygen from being delivered to the patient.

加えて、更に発展して、呼出ガスフロー中のO2ガス分画から、呼出ガス中のCO2ガス分画を決定することが可能である。 Additionally, in a further development it is possible to determine the CO2 gas fraction in the breath gas from the O2 gas fraction in the breath gas flow.

酸素に関するFE(t)の知識は、以下のように、二酸化炭素に関するFE(t)の決定を可能にする。 Knowledge of F E (t) for oxygen allows determination of F E (t) for carbon dioxide as follows.

二酸化炭素に関してFo=0(すなわち、呼吸装置からのガス中の二酸化炭素の分画はごくわずかである)と仮定すると、式(3)は、

Figure 2023518021000020
のように書き換えることができる。
これをFE(t)に関して再整理すると、
Figure 2023518021000021
が得られる。
式中、FmCO2は、患者からの患者複合ガスアウトフロー15’中のCO2の体積分画である。
(式(8)の導出については以下の見出しを参照) Assuming F o =0 for carbon dioxide (i.e., the fraction of carbon dioxide in the gas from the respirator is negligible), equation (3) becomes
Figure 2023518021000020
can be rewritten as
Rearranging this with respect to F E (t) yields
Figure 2023518021000021
is obtained.
where FmCO2 is the volume fraction of CO2 in the patient combined gas outflow 15' from the patient.
(see heading below for derivation of equation (8))

したがって、酸素のFe(t)が既知であるため、kQo/QEが、ここでは、式(3)から既知であるという点で、FeCO2は、ここでは、既知の量の観点において表される。したがって、呼出ガスフロー13’’のCO2分画は、呼出ガスフロー13’’のO2分画から決定することができる。 Thus , FeCO2 is now expressed in terms of known quantities, in that kQo / QE is now known from equation (3), since Fe(t) for oxygen is known. be done. Accordingly, the CO2 fraction of the breathing gas flow 13'' can be determined from the O2 fraction of the breathing gas flow 13''.

複合ガスアウトフロー15’’中のO2分画は、センサ14によって測定され、装置ガスフロー11’’のガス分画は既知である(又は測定され得る)。したがって、2つの(又はそれより多い)異なる時間にセンサ14を使用して複合ガスアウトフロー15’中のO2分画を測定すること、及び2つの(又はそれより多い)異なる時間に装置ガスフロー13’’のガス分画を知ること/測定することによって、式(6)及び式(8)を使用し、呼出ガスフロー13’’中のO2分画、及びしたがって、呼出ガスフロー13’’中のCO2分画を決定することができる。 The O2 fraction in the combined gas outflow 15'' is measured by the sensor 14 and the gas fraction of the system gas flow 11'' is known (or can be measured). Therefore, measuring the O2 fraction in the combined gas outflow 15' using the sensor 14 at two (or more) different times, and measuring the device gas at two (or more) different times By knowing/measuring the gas fraction of flow 13'', using equations (6) and (8), the O2 fraction in breath gas flow 13'', and thus the breath gas flow 13 The CO2 fraction in '' can be determined.

実際には、O2分画は、リアルタイム出力を得るために、連続的に又は定期的に/不連続的に測定され、リアルタイム出力は、その後、呼出ガスフロー13’’のリアルタイムCO2分画(O2からの)を決定するために、同じく連続的に又は定期的にサンプリングされる装置ガスフロー11’’の知識/測定値と組み合わせて使用され得る。これは、ディスプレイ上にグラフ、デジタル表示などとして出力され得る。実際には、ガス分画は、ある時間にわたって連続的に又は不連続的に、しかし定期的に又は規則的に変化して、複数のデータ点を提供する。したがって、ガス分画を少なくとも1度変化させることにより、第1のガス分画11a’’と第2のガス分画11b’’との間の差を使用することができる。したがって、コントローラは、ガスパラメータを適切な時点で測定し、その後、各測定値に関してFEを計算する。 In practice, the O2 fraction is measured continuously or periodically/discontinuously to obtain a real-time output, which is then the real-time CO2 fraction of exhalation gas flow 13''. (from O2 ) can be used in combination with knowledge/measurements of the device gas flow 11'', which is also continuously or periodically sampled. This can be output as a graph, digital representation, etc. on a display. In practice, the gas fraction changes continuously or discontinuously over time, but periodically or regularly to provide multiple data points. Thus, by changing the gas fractions at least once, the difference between the first gas fraction 11a'' and the second gas fraction 11b'' can be used. Therefore, the controller measures the gas parameters at appropriate times and then calculates FE for each measurement.

この実施形態に関するいくつかの一般的な注釈は以下の通りである。
・複合ガスアウトフロー15’’中の測定されるガス(すなわち、対象のガス)はO2であるが、これは、呼出ガスフロー13’’のCO2分画の決定を最終的に得るために使用される
・時間変化パラメータは、ガス分画、好ましくはO2を含む
・時間変化ガス分画は、治療的ガス分画成分及び時間変化ガス分画成分を含む
・時間変化ガス分画は、21%~100%で変化する
・好ましくは、方法は、自発的に呼吸している患者に適用される
・時間変化ガス分画は、患者の呼吸サイクルの全体を通して適用されてもよい。代替的に、時間変化ガス分画は、患者の呼気相中に適用される。
・1つの変更形態において、方法は、O2分画が事前に決定された閾値に到達したかどうかを決定することを含む(前酸素化期の終了を示すのに有用)
・呼出ガスフロー13’’に関するO2分画が決定されると、任意の追加として、呼出ガスフロー13’’中のCO2分画が得られてもよい。
Some general remarks about this embodiment are as follows.
- The measured gas (i.e. the gas of interest) in the combined gas outflow 15'' is O2 , to finally obtain a determination of the CO2 fraction of the exhaled gas flow 13'' The time-varying parameter comprises a gas fraction, preferably O2 The time-varying gas fraction comprises a therapeutic gas fraction component and a time-varying gas fraction component The time-varying gas fraction comprises , varies from 21% to 100%. Preferably the method is applied to a spontaneously breathing patient. The time-varying gas fraction may be applied throughout the patient's breathing cycle. Alternatively, the time-varying gas fraction is applied during the patient's expiratory phase.
- In one variation, the method includes determining whether the O2 fraction has reached a pre-determined threshold (useful to indicate the end of the pre-oxygenation phase)
- Once the O2 fraction for the exhalation gas flow 13'' has been determined, as an optional addition the CO2 fraction in the exhalation gas flow 13'' may be obtained.

上記のように、呼出ガスフロー中のO2分画が既知になると(複合ガスアウトフロー中のO2の測定及び例えば式(6)の使用によって決定される)、CO2ガス分画を決定することができる。O2ガス分画をこのようにして式(6)を使用して決定することは必須ではない。むしろ、O2ガス分画は、別の手法で、センサ又は呼出ガスフロー中のO2ガス分画を決定するためのそれ以外の手段などによって決定され得る。これが終了すると、呼出ガスフロー中のCO2ガス分画が式(8)によって決定され得る。 As above, once the O2 fraction in the exhaled gas flow is known (determined by measuring O2 in the combined gas outflow and using, for example, equation (6)), determine the CO2 gas fraction can do. It is not essential to determine the O2 gas fraction in this manner using equation (6). Rather, the O2 gas fraction may be determined in another manner, such as by a sensor or other means for determining the O2 gas fraction in the exhaled gas flow. Once this is done, the CO2 gas fraction in the exhaled gas flow can be determined by equation (8).

6.1 式(8)の導出
式(3)を使用して、FEO2からFECO2を導出する。

Figure 2023518021000022
この式のO2版は、
Figure 2023518021000023
CO2版は、
Figure 2023518021000024
である。
しかし、全てのtに関してFoCO2(t)~0である(すなわち、高流量システムによって送達されるCO2の量はごくわずかである)ため、式(7.3)は、
Figure 2023518021000025
に低減され、
式(7.4)イコール式(7.2)に設定すると、
Figure 2023518021000026
が得られ、
o(t)は打ち消されるため、式(7.5)は、
Figure 2023518021000027
に低減され得る。
EO2は、上記のように式(6)を使用して求めることができるため、式(7.6)を再整理し、既知の量の観点から、FeCO2を求めることができる。
Figure 2023518021000028
したがって、高流量中の酸素濃度を変化させると、式(6)によってFeO2及び(式(7.9)、(8)によって)FeCO2の両方を測定することが可能になる。 6.1 Derivation of Equation (8) Equation (3) is used to derive F ECO2 from F EO2 .
Figure 2023518021000022
The O2 version of this equation is
Figure 2023518021000023
The CO2 version is
Figure 2023518021000024
is.
However, since FoCO2 (t)~0 for all t (i.e., the amount of CO2 delivered by the high flow system is negligible), equation (7.3) becomes
Figure 2023518021000025
is reduced to
Setting equation (7.4) equal to equation (7.2) gives
Figure 2023518021000026
is obtained,
Since Q o (t) cancels, equation (7.5) becomes
Figure 2023518021000027
can be reduced to
Since F EO2 can be determined using equation (6) as above, equation (7.6) can be rearranged to determine Fe CO2 in terms of known quantities.
Figure 2023518021000028
Varying the oxygen concentration in the high flow therefore allows measurement of both FeO2 by equation (6) and FeCO2 (by equations (7.9), (8)).

7.他の変更
以下の変更/追加が可能である。
・装置は、任意のガスサンプリングデバイス、サイドストリーム又はメインストリームサンプリングとともに使用されてもよい。
・コントローラは、受け取った情報に基づいて、流量、分画、分圧などを制御することができる。いずれの情報も、センサからではなくユーザインタフェースを介した使用者入力を介して人から受け取ることができる。また、コントローラが行う任意の変化は、コントローラによって、又はユーザインタフェースを介した使用者入力を介して使用者から受け取った入力に基づいて決定され得る。
・FE2はまた、FECO2を測定すると説明したのと同じ手法で、しかし、患者O2分画を測定することによって測定されてもよい。
・実施形態は、1つのガス、例えば、CO2又はO2に関する呼出ガスフローガスパラメータを求めることについて説明している。しかし、臨床家が1つより多いガスパラメータをモニタリングする(例えば、前酸素化を評価するためにO2分画をモニタリングし、また、呼吸を評価するためにCO2をモニタリングする)可能性がある場合、上記の実施形態は、対象の全てのガスパラメータに関する正確な呼出ガスフローパラメータを求めることに適用され得る。
・時間変化ガス分画実施形態は、異なるセンサ及び処理の使用によって、時間変化ガス分圧実施形態として実装され得る。当業者であれば、ガス分画とガス分圧との間の関係を理解し、それに応じて適応させることができる。
・上記実施形態は、単なるいくつかの例であり、限定とみなされるべきではない。一般的に言えば、装置ガスフロー11中のパラメータを時間変化させることができる任意の方法及び/又は装置を使用し、上記モデルで具現化される概念に基づいて、呼出ガスフロー13中のガス分画を決定することができる。一例として、
(時間変化流量を使用して)ガスのFEを、
o,Qo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
の関数として
又は
(時間変化ガス分画を使用して)ガスのFEを、
o(t),Fo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
の関数として
求めることによる。
・実施形態では、O2及びCO2に言及したが、他のガスパラメータもまた、同様の方法及び装置を使用して決定することができ、例えば、複合ガスアウトフローのためのセンサは、呼出ガスフロー中の対象の目的ガスパラメータを検知するためのセンサである。
7. Other Changes The following changes/additions are possible.
• The apparatus may be used with any gas sampling device, sidestream or mainstream sampling.
• The controller can control flow rates, fractions, partial pressures, etc. based on the information received. Either information can be received from a person via user input through a user interface rather than from sensors. Also, any changes made by the controller may be determined based on input received from the user either by the controller or via user input via the user interface.
• F E O 2 may also be measured in the same manner as described for measuring F E CO 2 but by measuring the patient's O 2 fraction.
• The embodiment describes determining the breath gas flow gas parameter for one gas, eg CO2 or O2 . However, it is possible for clinicians to monitor more than one gas parameter (e.g., monitor O2 fraction to assess pre-oxygenation and monitor CO2 to assess respiration). In some cases, the above embodiments may be applied to determine accurate exhalation gas flow parameters for all gas parameters of interest.
• Time-varying gas fractionation embodiments can be implemented as time-varying gas partial pressure embodiments through the use of different sensors and processes. A person skilled in the art understands the relationship between gas fraction and gas partial pressure and can adapt accordingly.
- The above embodiments are merely some examples and should not be considered limiting. Generally speaking, using any method and/or apparatus that allows the parameters in the system gas flow 11 to be time-varying, based on the concepts embodied in the model above, the gas in the exhalation gas flow 13 can be Fractions can be determined. As an example,
FE of the gas (using time-varying flow rate),
Q o , Q o (t+Δt), F m (t+Δt), F m (t)
or (using time-varying gas fractionation) the F E of the gas as a function of
F o (t), F o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
by finding it as a function of
- Although the embodiments refer to O2 and CO2 , other gas parameters can also be determined using similar methods and apparatus, e.g. A sensor for sensing a target gas parameter of interest in a gas flow.

Claims (57)

呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法であって、
時間変化パラメータを有する装置ガスフローを患者に提供することと、
前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスのパラメータを測定することと、
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記測定されたパラメータ及び前記時間変化パラメータを使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することと、
を含む、方法。
A method for determining a parameter of gas present in an exhaled gas flow, comprising:
providing a patient with a device gas flow having a time-varying parameter;
measuring a parameter of the gas present in a combined gas outflow from the patient;
using the measured parameter and the time-varying parameter of the gas present in the composite gas outflow to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow;
A method, including
装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフローのパラメータを決定するための装置であって、
フロー源と、
複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、
コントローラと、
を含み、
前記装置は、
時間変化パラメータを有する装置ガスフローを提供し、
患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、前記複合ガスアウトフローは、
装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
を含み、
前記決定されたガスパラメータ及び前記時間変化パラメータを使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定する
ように構成されている、装置。
A device for providing device gas flow and determining parameters of call patient gas flow, comprising:
a flow source;
a sensor for detecting a combined gas outflow;
a controller;
including
The device comprises:
providing a device gas flow having a time-varying parameter;
determining a parameter of gas present in a combined gas outflow from a patient, said combined gas outflow comprising:
including a leak gas flow from the device gas flow and an exhaled gas flow from the patient containing said gas;
An apparatus configured to determine said parameter of said gas present in said exhale gas flow using said determined gas parameter and said time-varying parameter.
前記時間変化パラメータは、
前記装置ガスフローの流量、又は
ガス比率のうちの1つ以上であり、任意に、前記ガス比率は、
前記装置ガスフロー中に存在するガスの分画、
前記装置ガスフロー中に存在するガスの分圧である、
請求項1又は2に記載の方法又は装置。
The time-varying parameter is
one or more of: flow rate of said device gas flow; or gas ratio; optionally, said gas ratio is
a fraction of the gas present in said device gas flow;
is the partial pressure of the gas present in the device gas flow;
3. A method or apparatus according to claim 1 or 2.
前記ガス比率は、
ガス分画、好ましくは、O2分画、又は
ガス分圧、好ましくはO2分圧である、
請求項1、2、又は3に記載の方法又は装置。
The gas ratio is
gas fraction, preferably O2 fraction, or gas partial pressure, preferably O2 partial pressure,
4. A method or apparatus according to claim 1, 2 or 3.
麻酔処置中に前記装置ガスフローを提供することを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法又は装置。 A method or apparatus according to any preceding claim, comprising providing said apparatus gas flow during an anesthetic procedure. 前記装置ガスフローは、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式カニューラを介して提供される、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法又は装置。 A method or apparatus according to any preceding claim, wherein the device gas flow is provided through a non-sealing patient interface, preferably a non-sealing cannula. 前記装置ガスフローは高流量ガスフローである、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法又は装置。 A method or apparatus according to any preceding claim, wherein the device gas flow is a high flow gas flow. 前記装置ガスフローを加湿することを更に含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法又は装置。 A method or apparatus according to any preceding claim, further comprising humidifying the apparatus gas flow. 前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記測定されたパラメータを使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、1つのガスだけ及び前記時間変化パラメータだけを測定することを含み、前記時間変化パラメータは流量である、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法又は装置。 Determining the parameter of the gas present in the exhalation gas flow using the measured parameter of the gas present in the composite gas outflow is performed using only one gas and the time-varying parameter A method or apparatus according to any one of claims 1 to 8, comprising measuring only, said time-varying parameter being flow rate. 時間変化流量を有する装置ガスフローを患者に提供することと、
前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスのパラメータを決定することであって、前記患者複合ガスアウトフローは、
装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
を含む、ことと、
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することと、
を含む、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法。
providing a patient with a device gas flow having a time-varying flow rate;
determining a parameter of the gas present in a combined gas outflow from the patient, the patient combined gas outflow comprising:
including a leak gas flow from the device gas flow and an exhalation gas flow from the patient containing said gas;
determining the parameter of the gas present in the exhalation gas flow using the determined parameter and the time-varying flow rate of the gas present in the composite gas outflow;
A method for determining a parameter of gas present in an exhalation gas flow comprising:
前記時間変化流量を有する前記装置ガスフローは、少なくとも、第1の時間に第1の流量及び第2の時間に第2の流量を含み、
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、
前記第1の流量にて決定された及び前記第2の流量にて決定された、前記複合アウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータを使用することを含む、
請求項10に記載の方法。
said device gas flow having said time-varying flow rate comprises at least a first flow rate at a first time and a second flow rate at a second time;
using the determined parameter and the time-varying flow rate of the gas present in the composite gas outflow to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow;
using the determined parameters of the gas present in the combined outflow determined at the first flow rate and at the second flow rate;
11. The method of claim 10.
前記パラメータは、前記呼出ガスフロー中の前記ガス成分の分画を含む、請求項10に記載の方法。 11. The method of claim 10, wherein said parameter comprises a fraction of said gas component in said exhalation gas flow. 前記ガスは、
CO2
2
窒素、
ヘリウム、及び/若しくは
セボフルランなどの麻酔薬である、
並びに/又は
前記センサは、前記複合ガスアウトフロー中の以下、すなわち、
CO2
2
窒素、
ヘリウム、及び/若しくは
セボフルランなどの麻酔薬
の1つ以上を検知するように構成されている、
請求項1~12に記載の方法又は装置。
The gas is
CO2 ,
O2 ,
nitrogen,
an anesthetic such as helium and/or sevoflurane;
and/or the sensor may detect in the combined gas outflow that:
CO2 ,
O2 ,
nitrogen,
configured to detect one or more anesthetic agents such as helium and/or sevoflurane;
Method or apparatus according to claims 1-12.
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータは、前記患者呼吸の吸気及び/又は呼気相中に決定される、請求項10~13のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 10 to 13, wherein said parameter of said gas present in said composite gas outflow is determined during the inspiratory and/or expiratory phases of said patient breathing. 呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画(FE)を決定することは、
Figure 2023518021000029
[式中、
E(t)は、前記呼出患者ガスフロー中のCO2又はO2又は他のガス分画(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
o(t)、時間tにおける、前記患者に提供される装置ガスフローの流量(装置ガス流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定された前記ガス成分の分画(例えば、これは、前記複合ガスアウトフローの前記測定されたCO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬分画パラメータ)、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量(装置ガス流量)、
o(t)、時間t及びt+Δtにおける、前記呼吸装置から来る前記装置ガスフロー11’中のガス成分の体積分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記呼吸装置から来る前記装置ガスフロー11’中のガス成分の体積分画]
を使用することを含む、請求項10~14のいずれか一項に記載の方法。
said parameter of gas present in the exhalation gas flow is a gas fraction, and using said determined parameter and said time varying flow rate of gas present in said composite gas outflow, said gas present in said exhalation gas flow is: Determining said fraction (F E ) of said gas to
Figure 2023518021000029
[In the formula,
F E (t) is the CO2 or O2 or other gas fraction in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas);
F m (t), the fraction of gas constituents measured in said patient combined gas outflow at time t;
Q o (t), the rate of system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow rate);
F m (t+Δt), the fraction of the gas components measured in the patient combined gas outflow at time t+Δt (e.g., this is the measured CO 2 , O 2 , nitrogen , helium, and/or anesthetic fractionation parameters such as sevoflurane),
Q o (t+Δt), the rate of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow rate);
F o (t), the volumetric fraction of gas components in the system gas flow 11′ coming from the respiratory system at times t and t+Δt;
F o (t+Δt), the volume fraction of gas components in the system gas flow 11′ coming from the respiratory system at time t+Δt]
A method according to any one of claims 10 to 14, comprising using
呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画(FE)を決定することは、前記ガス分画FE(t)を、
o(t),Qo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
[式中、
m(t)、時間tにおける、前記患者からの前記患者複合ガスアウトフロー15’中で測定されたガス成分の体積分画(これは、好ましくはセンサ14によって測定された、複合ガスアウトフロー15’の前記測定されたCO2/O2分画パラメータ)、
m(t)は、好ましくは、前記患者の口が開いているときには前記患者の前記口及び/又は前記患者の前記口が閉じている場合には鼻で測定される、
o(t)、時間tにおける、前記呼吸装置から前記患者に提供される前記装置ガスフロー11’の流量(装置ガス流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者複合ガスアウトフロー15’中で測定された前記ガス成分の体積分画(これは、好ましくは前記センサ14によって測定された、前記複合ガスアウトフローの測定されたCO2/O2分画パラメータ)、Fm(t+Δt)は、好ましくは、前記患者の口で測定される、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記呼吸装置から前記患者に提供される装置ガスフロー11’の流量(装置ガスフロー流量)]
の関数として決定することを含む、請求項10~15のいずれか一項に記載の方法。
said parameter of gas present in the exhalation gas flow is a gas fraction, and using said determined parameter and said time varying flow rate of gas present in said composite gas outflow, said gas present in said exhalation gas flow is: Determining said fraction (F E ) of said gas that is equal to said gas fraction F E (t) is:
Q o (t), Q o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
[In the formula,
F m (t), the volume fraction of gas constituents measured in said patient combined gas outflow 15′ from said patient at time t (which is preferably measured by sensor 14, combined gas outflow 15′ said measured CO 2 /O 2 fractionation parameter),
F m (t) is preferably measured at the patient's mouth when the patient's mouth is open and/or at the nose when the patient's mouth is closed,
Q o (t), the flow rate of the system gas flow 11 ′ provided from the respiratory apparatus to the patient at time t (system gas flow rate);
F m (t+Δt), the volume fraction of the gas component measured in the patient combined gas outflow 15′ at time t+Δt (which is preferably the combined gas outflow measured by the sensor 14) the measured CO2 / O2 fraction parameter), Fm (t+Δt), is preferably measured in the mouth of said patient,
Q o (t+Δt), the rate of system gas flow 11′ provided from the respiratory apparatus to the patient at time t+Δt (system gas flow rate)]
A method according to any one of claims 10 to 15, comprising determining as a function of
前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータはガス分画であり、前記ガスは、好ましくはCO2であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中の前記ガス分画(FE)を決定することは、
Figure 2023518021000030
[式中、
E(t)は、前記呼出患者ガスフロー中のCO2及び/又はO2濃度(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t)、時間tにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)]
を使用することを含む、請求項10~15のいずれか一項に記載の方法。
said parameter of said gas present in said exhalation gas flow is a gas fraction, said gas is preferably CO2 , said determined parameter of said gas present in said combined gas outflow and said time Determining the gas fraction (F E ) in the exhalation gas flow using the change flow rate comprises:
Figure 2023518021000030
[In the formula,
F E (t) is the CO2 and/or O2 concentration in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas);
F m (t), the fraction of CO2 measured in said combined gas outflow at time t;
Q o (t), the rate of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow rate);
F m (t+Δt), the fraction of CO2 measured in said combined gas outflow at time t+Δt;
Q o (t+Δt), the rate of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow rate)]
A method according to any one of claims 10 to 15, comprising using
前記患者からの前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータは、前記患者の前記口及び/又は鼻で若しくはその近辺で測定される、請求項10~17のいずれか一項に記載の方法。 18. Any one of claims 10-17, wherein the parameter of the gas present in the combined gas outflow from the patient is measured at or near the mouth and/or nose of the patient. the method of. 前記第1の流量と前記第2の流量は異なる流量である、請求項10~18のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 10 to 18, wherein said first flow rate and said second flow rate are different flow rates. 前記第1の流量及び前記第2の流量は高流量である、請求項10~19のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 10 to 19, wherein said first flow rate and said second flow rate are high flow rates. 前記第1の流量及び前記第2の流量は、約0L/分以上、好ましくは約20L/分又は約20L/分超、より好ましくは約20L/分~約90L/分である、請求項10~20のいずれか一項に記載の方法。 Claim 10, wherein the first flow rate and the second flow rate are about 0 L/min or greater, preferably about 20 L/min or greater than about 20 L/min, more preferably about 20 L/min to about 90 L/min. 21. The method of any one of 1-20. 前記時間変化流量は、約0L/分以上、好ましくは約20L/分又は約20L/分超、より好ましくは約20L/分~約90L/分の変化する流量を有する変動である、請求項10~21のいずれか一項に記載の方法。 10. The time-varying flow rate is variable with a flow rate varying from about 0 L/min or more, preferably about 20 L/min or more than about 20 L/min, more preferably from about 20 L/min to about 90 L/min. 22. The method of any one of items 1 to 21. 麻酔処置中に前記装置ガスフローを提供することを含む、請求項10~22のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 10-22, comprising providing said device gas flow during an anesthetic procedure. 前記装置ガスフローは、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式カニューラを介して提供される、請求項10~23のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 10 to 23, wherein said device gas flow is provided through a non-sealing patient interface, preferably a non-sealing cannula. 前記装置ガスフローは高流量ガスフローである、請求項10~24のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 10 to 24, wherein the device gas flow is a high flow gas flow. 前記装置ガスフローを加湿することを更に含む、請求項10~25のいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 10-25, further comprising humidifying the device gas flow. 前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記測定されたパラメータを使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、1つのガスだけ及び前記時間変化パラメータだけを測定することを含み、前記時間変化パラメータは流量である、請求項10~26のいずれか一項に記載の方法。 Determining the parameter of the gas present in the exhalation gas flow using the measured parameter of the gas present in the composite gas outflow is performed using only one gas and the time-varying parameter 27. A method according to any one of claims 10 to 26, comprising measuring only, said time-varying parameter being flow rate. 時間変化ガス比率(例えば、ガス分画)を有する装置ガスフローを患者に提供することと、
前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスのパラメータを決定することであって、前記患者複合ガスアウトフローは、
装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
を含む、ことと、
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス比率(例えば、ガス分画)を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することと、
を含む、呼出ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定する方法。
providing a patient with a device gas flow having a time-varying gas ratio (e.g., gas fraction);
determining a parameter of the gas present in a combined gas outflow from the patient, the patient combined gas outflow comprising:
including a leak gas flow from the device gas flow and an exhalation gas flow from the patient containing said gas;
using the determined parameter of the gas present in the composite gas outflow and the time-varying gas ratio (e.g., gas fraction) to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow; and
A method for determining a parameter of gas present in an exhalation gas flow comprising:
前記時間変化ガス分画を有する前記装置ガスフローは、少なくとも、第1の時間に第1のガス分画、及び第2の時間に第2のガス分画を含み、
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、
前記第1のガス分画にて決定された及び前記第2のガス分画にて決定された、前記複合アウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータを使用すること
を含む、請求項28に記載の方法。
said device gas flow having said time-varying gas fraction includes at least a first gas fraction at a first time and a second gas fraction at a second time;
using the determined parameter of the gas present in the composite gas outflow and the time-varying gas fraction to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow;
using the determined parameters of the gas present in the combined outflow determined in the first gas fraction and determined in the second gas fraction. Item 29. The method of Item 28.
前記パラメータは、前記呼出ガスフロー中の前記ガス成分の分画を含む、請求項28に記載の方法。 29. The method of claim 28, wherein said parameter comprises a fraction of said gas component in said exhalation gas flow. 前記ガスは、
CO2
2
窒素、
ヘリウム、及び/又は
セボフルランなどの麻酔薬である、
請求項28~30のいずれか一項に記載の方法。
The gas is
CO2 ,
O2 ,
nitrogen,
an anesthetic such as helium and/or sevoflurane;
A method according to any one of claims 28-30.
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータは、前記患者呼吸の吸気及び/又は呼気相中に決定される、請求項28~31のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 28 to 31, wherein said parameter of said gas present in said composite gas outflow is determined during the inspiratory and/or expiratory phases of said patient breathing. 呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画FE(t)を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画(FE)を決定することは、前記ガス分画を、
o(t),Fo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
E(t)は、時間tにおける、前記呼出患者ガスフロー中のCO2及び/又はO2ガス分画(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t)、時間tにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)
の関数として決定することを含む、請求項28~32のいずれか一項に記載の方法。
said parameter of gas present in exhalation gas flow is gas fraction, using said determined parameter of gas present in said composite gas outflow and said time-varying gas fraction F E (t); , determining said fraction (F E ) of said gas present in the exhaled gas flow comprises:
F o (t), F o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
F E (t) is the CO2 and/or O2 gas fraction (volume fraction of exhaled gas) in the exhaled patient gas flow at time t;
F m (t), the fraction of CO2 measured in said combined gas outflow at time t;
F o (t), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow gas fraction);
F m (t+Δt), the fraction of CO2 measured in said combined gas outflow at time t+Δt;
F o (t+Δt), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow gas fraction)
A method according to any one of claims 28 to 32, comprising determining as a function of .
前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータはガス分画であり、前記ガスは、好ましくは、CO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、前記呼出ガスフロー中の前記ガス分画(FE)を決定することは、
Figure 2023518021000031
[式中、
E(t)は、前記呼出患者ガスフロー中のCO2及び/又はO2濃度(呼気ガスの体積分画)、
Fm(t)、時間tにおける、前記複合ガスアウトフロー中の測定されたCO2及び/又はO2又は他のガスの分画、
o(t)、時間tにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記複合ガスアウトフロー中の測定されたCO2及び/又はO2又は他のガスの分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)]
を使用することを含む、請求項28~33のいずれか一項に記載の方法。
Said parameter of said gas present in said exhaled gas flow is the gas fraction, said gas is preferably an anesthetic such as CO2 , O2 , nitrogen, helium and/or sevoflurane, said complex Determining the gas fraction (F E ) in the exhalation gas flow using the determined parameter and the time-varying gas fraction of gas present in a gas outflow;
Figure 2023518021000031
[In the formula,
F E (t) is the CO2 and/or O2 concentration in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas);
Fm(t), the measured fraction of CO2 and/or O2 or other gas in said combined gas outflow at time t;
F o (t), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow gas fraction);
F m (t+Δt), the measured fraction of CO2 and/or O2 or other gas in said combined gas outflow at time t+Δt;
F o (t+Δt), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow gas fraction)]
A method according to any one of claims 28 to 33, comprising using
前記患者からの前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータは、前記患者の前記口及び/又は鼻で若しくはその近辺で測定される、請求項28~34のいずれか一項に記載の方法。 35. Any one of claims 28-34, wherein the parameter of the gas present in the combined gas outflow from the patient is measured at or near the mouth and/or nose of the patient. the method of. 前記第1のガス分画と前記第2のガス分画は異なるガス分画である、請求項28~35のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 28 to 35, wherein said first gas fraction and said second gas fraction are different gas fractions. 前記ガスはO2であり、
前記方法は、前記決定されたO2比率、及び
mCO2,k,Qo,QE
[式中、
mCO2は、前記患者からの前記患者複合ガスアウトフロー中の測定されたCO2の分画、
kは、前記患者の口から出る前記装置ガスフローの比率(及び(1-k)は、鼻を通る比率)、
oは、前記装置ガスフローの流量、
Eは、前記患者の呼出ガスフローの流量]
の関数を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記CO2比率を決定することを更に含む、請求項31~36のいずれか一項に記載の方法。
the gas is O2 ;
The method comprises: the determined O2 ratio; and
FmCO2 , k, Qo , QE
[In the formula,
F mCO2 is the fraction of CO2 measured in said patient combined gas outflow from said patient;
k is the ratio of the device gas flow out of the patient's mouth (and (1−k) is the ratio through the nose);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
Q E is the expiratory gas flow rate of said patient]
A method according to any one of claims 31 to 36, further comprising determining the fraction of CO 2 present in the exhaled gas flow using a function of .
前記ガスはO2であり、
前記方法は、前記決定されたO2比率、及び
Figure 2023518021000032
[式中、
mCO2は、前記患者からの前記患者複合ガスアウトフロー中の測定されたCO2の分画、
kは、前記患者の口から出る前記装置ガスフローの比率(及び(1-k)は、前記鼻を通る比率)、
oは、前記装置ガスフローの流量、
Eは、前記患者の呼出ガスフローの流量]
を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記CO2比率を決定することを更に含む、
請求項31~36のいずれか一項に記載の方法。
the gas is O2 ;
The method comprises: the determined O2 ratio; and
Figure 2023518021000032
[In the formula,
F mCO2 is the fraction of CO2 measured in said patient combined gas outflow from said patient;
k is the ratio of the device gas flow out of the patient's mouth (and (1−k) is the ratio through the nose);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
Q E is the expiratory gas flow rate of said patient]
determining the proportion of CO2 present in the exhaled gas flow using
A method according to any one of claims 31-36.
装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための装置であって、
フロー源と、
複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、
コントローラと
を含み、
前記装置は、
時間変化流量を有する装置ガスフローを提供し、
前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、前記複合ガスアウトフローは、
装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
を含み、
前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定するように構成されている、
装置。
A device for providing a device gas flow and determining a parameter of gases present in an exhaled patient gas flow, comprising:
a flow source;
a sensor for detecting a combined gas outflow;
including a controller and
The device comprises:
providing a device gas flow having a time-varying flow rate;
determining a parameter of gas present in a composite gas outflow from the patient, the composite gas outflow comprising:
including a leak gas flow from the device gas flow and an exhaled gas flow from the patient containing said gas;
configured to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow using the determined parameter and the time-varying flow rate of gas present in the composite gas outflow;
Device.
前記装置ガスフローを加湿するための加湿器を更に含む、請求項39に記載の装置。 40. The apparatus of Claim 39, further comprising a humidifier for humidifying the apparatus gas flow. 前記装置ガスフローを患者に提供するための、非密閉式患者インターフェース、好ましくは非密閉式鼻カニューラを更に含む、請求項39又は40に記載の装置。 41. A device according to claim 39 or 40, further comprising a non-sealing patient interface, preferably a non-sealing nasal cannula, for providing said device gas flow to the patient. 前記装置ガスフローは高流量ガスフローである、請求項39~41のいずれか一項に記載の装置。 Apparatus according to any one of claims 39 to 41, wherein the apparatus gas flow is a high flow gas flow. 前記時間変化流量を有する前記装置ガスフローは、少なくとも、第1の時間に第1の流量及び第2の時間に第2の流量を含み、
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、
前記第1の流量にて決定された及び前記第2の流量にて決定された、前記複合アウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータを使用すること
を含む、請求項39~42のいずれか一項に記載の装置。
said device gas flow having said time-varying flow rate comprises at least a first flow rate at a first time and a second flow rate at a second time;
using the determined parameter and the time-varying flow rate of the gas present in the composite gas outflow to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow;
Claims 39-42, comprising using the determined parameters of the gas present in the combined outflow determined at the first flow rate and determined at the second flow rate. A device according to any one of the preceding claims.
前記パラメータは、前記呼出ガスフロー中の前記ガス成分の分画を含む、請求項39~43のいずれか一項に記載の装置。 44. Apparatus according to any one of claims 39 to 43, wherein said parameter comprises a fraction of said gas component in said exhalation gas flow. 前記ガスは、
CO2
2
窒素、
ヘリウム、及び/若しくは
セボフルランなどの麻酔薬である、
並びに/又は
前記センサは、前記複合ガスアウトフロー中の以下、すなわち、
CO2
2
窒素、
ヘリウム、及び/若しくは
セボフルランなどの麻酔薬
の1つ以上を検知するように構成されている
請求項39~44のいずれか一項に記載の装置。
The gas is
CO2 ,
O2 ,
nitrogen,
an anesthetic such as helium and/or sevoflurane;
and/or the sensor may detect in the combined gas outflow that:
CO2 ,
O2 ,
nitrogen,
45. Apparatus according to any one of claims 39 to 44, adapted to detect one or more anesthetic agents such as helium and/or sevoflurane.
呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画(FE)を決定することは、前記ガス分画を、
o(t),Qo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
[式中、
E(t)は、前記呼出患者ガスフロー中のガス成分濃度(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
o(t)、時間tにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量(装置ガス流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定された前記ガス成分の分画(これは、複合ガスアウトフローの測定されたCO2/O2分画パラメータ)、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)]
の関数として決定することを含む、請求項39~45のいずれか一項に記載の装置。
said parameter of gas present in the exhalation gas flow is a gas fraction, and using said determined parameter and said time-varying flow rate of gas present in said composite gas outflow, said gas present in said exhalation gas flow is: Determining said fraction (F E ) of said gas to
Q o (t), Q o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
[In the formula,
F E (t) is the gas component concentration in the exhaled patient gas flow (volume fraction of exhaled gas);
F m (t), the fraction of gas constituents measured in said patient combined gas outflow at time t;
Q o (t), the rate of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow rate);
F m (t+Δt), the fraction of the gas component measured in the patient combined gas outflow at time t+Δt (which is the measured CO2 / O2 fraction parameter of the combined gas outflow);
Q o (t+Δt), the rate of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow rate)]
46. Apparatus according to any one of claims 39 to 45, comprising determining as a function of .
前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータはガス分画であり、前記ガスは、好ましくはCO2であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中の前記ガス分画(FE)を決定することは、
Figure 2023518021000033
[式中、
E(t)は、時間tにおける、前記呼出患者ガスフロー中のCO2又はO2又は他のガス(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t)、時間tにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローの流量(装置ガスフロー流量)]
を使用することを含む、請求項39~46のいずれか一項に記載の装置。
said parameter of said gas present in said exhalation gas flow is a gas fraction, said gas is preferably CO2 , said determined parameter of said gas present in said combined gas outflow and said time Determining the gas fraction (F E ) in the exhalation gas flow using the change flow rate comprises:
Figure 2023518021000033
[In the formula,
F E (t) is CO 2 or O 2 or other gas (volume fraction of exhaled gas) in the exhaled patient gas flow at time t;
F m (t), the fraction of CO2 measured in said combined gas outflow at time t;
Q o (t), the rate of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow rate);
F m (t+Δt), the fraction of CO2 measured in said combined gas outflow at time t+Δt;
Q o (t+Δt), the rate of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow rate)]
A device according to any one of claims 39 to 46, comprising using the
前記センサは、前記患者からの前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを前記患者の前記口及び/又は鼻で若しくはその近辺で測定するために配置されている、請求項39~47のいずれか一項に記載の装置。 39- wherein the sensor is arranged to measure the parameter of the gas present in the combined gas outflow from the patient at or near the mouth and/or nose of the patient 48. Apparatus according to any one of clauses 47 to 47. 装置ガスフローを提供し、呼出患者ガスフロー中に存在するガスのパラメータを決定するための装置であって、
フロー源と、
複合ガスアウトフローを検知するためのセンサと、
コントローラと、
を含み、
前記装置は、
時間変化ガス比率(例えば、ガス分画)を有する装置ガスフローを提供し、
前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するガスのパラメータを決定し、前記複合ガスアウトフローは、
装置ガスフローからのリークガスフロー、及び
前記ガスを含む患者からの呼出ガスフロー
を含み、
前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス比率(例えば、ガス分画)を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定する
ように構成されている、装置。
A device for providing a device gas flow and determining a parameter of gases present in an exhaled patient gas flow, comprising:
a flow source;
a sensor for detecting a combined gas outflow;
a controller;
including
The device comprises:
providing a device gas flow having a time-varying gas ratio (e.g., gas fraction);
determining a parameter of gas present in a composite gas outflow from the patient, the composite gas outflow comprising:
including a leak gas flow from the device gas flow and an exhaled gas flow from the patient containing said gas;
using the determined parameter of the gas present in the composite gas outflow and the time-varying gas ratio (e.g., gas fraction) to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow; A device configured to
前記時間変化ガス分画を有する前記装置ガスフローは、少なくとも、第1の時間に第1のガス分画、及び第2の時間に第2のガス分画を含み、
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを決定することは、
前記第1のガス分画にて決定された及び前記第2のガス分画にて決定された、前記複合アウトフロー中に存在する前記ガスの前記決定されたパラメータを使用すること
を含む、請求項49に記載の装置。
said device gas flow having said time-varying gas fraction includes at least a first gas fraction at a first time and a second gas fraction at a second time;
using the determined parameter of the gas present in the composite gas outflow and the time-varying gas fraction to determine the parameter of the gas present in the exhalation gas flow;
using the determined parameters of the gas present in the combined outflow determined in the first gas fraction and determined in the second gas fraction. 50. Apparatus according to Item 49.
前記パラメータは、前記呼出ガスフロー中の前記ガス成分の分画を含む、請求項49又は50に記載の装置。 51. Apparatus according to claim 49 or 50, wherein said parameter comprises a fraction of said gas component in said exhalation gas flow. 前記ガスは、
CO2
2
窒素、
ヘリウム、及び/又は
セボフルランなどの麻酔薬
である、請求項49~51のいずれか一項に記載の装置。
The gas is
CO2 ,
O2 ,
nitrogen,
A device according to any one of claims 49 to 51, which is an anesthetic such as helium and/or sevoflurane.
呼出ガスフロー中に存在するガスの前記パラメータはガス分画であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記分画(FE)を決定することは、前記ガス分画を、
o(t),Fo(t+Δt),Fm(t+Δt),Fm(t)
[式中、
E(t)は、時間tにおける、前記呼出患者ガスフロー中のガス成分濃度(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画、
o(t)、時間tにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者複合ガスアウトフロー中で測定されたガス成分の分画(これは、複合ガスアウトフローの測定されたCO2/O2分画パラメータ)、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)]
の関数として決定することを含む、
請求項49~51のいずれか一項に記載の装置。
wherein said parameter of gas present in the exhalation gas flow is a gas fraction, and using said determined parameter and said time-varying gas fraction of gas present in said composite gas outflow, Determining the fraction (F E ) of the gas present in the gas comprises:
F o (t), F o (t + Δt), F m (t + Δt), F m (t)
[In the formula,
F E (t) is the gas component concentration (volume fraction of exhaled gas) in the exhaled patient gas flow at time t;
F m (t), the fraction of gas constituents measured in said patient combined gas outflow at time t;
F o (t), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow gas fraction);
F m (t+Δt), the fraction of the measured gas constituents in said patient combined gas outflow at time t+Δt (which is the measured CO2 / O2 fraction parameter of the combined gas outflow);
F o (t+Δt), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow gas fraction)]
including determining as a function of
Apparatus according to any one of claims 49-51.
前記呼出ガスフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータはガス分画であり、前記ガスは、好ましくは、CO2、O2、窒素、ヘリウム、及び/又はセボフルランなどの麻酔薬であり、前記複合ガスアウトフロー中に存在するガスの前記決定されたパラメータ及び前記時間変化ガス分画を使用して、前記呼出ガスフロー中の前記ガス分画(FE)を決定することは、
Figure 2023518021000034
[式中、
E(t)は、時間tにおける、前記呼出患者ガスフロー中のCO2又はO2又は他のガス(呼気ガスの体積分画)、
m(t)、時間tにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t)、時間tにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
m(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記複合ガスアウトフロー中で測定されたCO2の分画、
o(t+Δt)、時間t+Δtにおける、前記患者に提供される前記装置ガスフローのガス分画(装置ガスフローガス分画)、
oは、前記装置ガスフローの流量、
Eは、前記呼出ガスフロー中の前記ガスの分画]
を使用することを含む、請求項49~53のいずれか一項に記載の装置。
Said parameter of said gas present in said exhaled gas flow is the gas fraction, said gas is preferably an anesthetic such as CO2 , O2 , nitrogen, helium and/or sevoflurane, said complex Determining the gas fraction (F E ) in the exhalation gas flow using the determined parameter and the time-varying gas fraction of gas present in a gas outflow;
Figure 2023518021000034
[In the formula,
F E (t) is CO 2 or O 2 or other gas (volume fraction of exhaled gas) in the exhaled patient gas flow at time t;
F m (t), the fraction of CO2 measured in said combined gas outflow at time t;
F o (t), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t (system gas flow gas fraction);
F m (t+Δt), the fraction of CO2 measured in said combined gas outflow at time t+Δt;
F o (t+Δt), the gas fraction of the system gas flow provided to the patient at time t+Δt (system gas flow gas fraction);
Q o is the flow rate of the device gas flow;
FE is the fraction of said gas in said exhaled gas flow]
54. The apparatus of any one of claims 49-53, comprising using the
前記センサは、前記患者からの前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記ガスの前記パラメータを前記患者の前記口及び/又は鼻で若しくはその近辺で測定するために配置されている、請求項49~54のいずれか一項に記載の装置。 49- wherein the sensor is arranged to measure the parameter of the gas present in the combined gas outflow from the patient at or near the mouth and/or nose of the patient 54. Apparatus according to any one of clauses 54 to 54. 呼出ガスフロー中に存在するO2及び/又はCO2分画を決定する方法であって、
時間変化流量を有する加湿高流量装置ガスフローを非密閉式鼻カニューラを介して患者に提供することと、
前記患者からの複合ガスアウトフロー中に存在するO2及び/又はCO2の分画を測定することと、
前記複合ガスアウトフロー中に存在する前記測定されたO2の分画又はCO2の分画及び前記時間変化流量を使用して、前記呼出ガスフロー中に存在する前記分画O2及び/又はCO2を決定することと、
を含む、方法。
A method for determining the O2 and/or CO2 fraction present in an exhaled gas flow, comprising:
providing a humidified high-flow device gas flow having a time-varying flow rate to a patient through a non-sealing nasal cannula;
measuring the fraction of O2 and/or CO2 present in a combined gas outflow from the patient;
using the measured fraction of O2 or the fraction of CO2 present in the combined gas outflow and the time-varying flow rate, the fraction O2 present in the exhalation gas flow and/or determining CO2 ;
A method, including
前記センサは、前記患者の
口及び鼻、
口、又は

のガスフローを検知することによって複合ガスフローを検知する、
請求項2に記載の装置。
the sensor is the patient's mouth and nose;
sensing multiple gas flows by sensing oral or nasal gas flows;
3. Apparatus according to claim 2.
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